没有什么比火箭科学更能展现工程实力和技术知识了。但也没有什么比它更昂贵的了。即使是发射一枚轻型火箭进入太空，成本也轻易超过1亿美元——这主要归结于发动机硬件的复杂性。
新西兰私人航天公司Rocket Lab的首席执行官Peter Beck告诉《大众科学》：“如果你看看运载火箭，看看成本的大头来自哪里，你很快就会发现是火箭发动机。”“制造低成本、并且可以大批量生产的火箭发动机确实非常困难。”
为了应对太空旅行的高昂成本，Rocket Lab正在重塑火箭发动机的制造方式和功能。今天，该公司在科罗拉多州的空间研讨会上发布了其全新的发动机，名为Rutherford——这是第一款由电池供电的火箭发动机。该设计几乎完全由3D打印部件构成，将用于Rocket Lab的Electron轨道运载火箭，该火箭将于今年晚些时候进行首次试飞。
“该计划的目的是降低成本，提高发射频率，以创造坚实的太空基础设施。”
如今的火箭发动机基本上遵循相同的公式：液体燃料和液体氧化剂在燃烧室混合并点燃。最终，正是这种燃烧将火箭向前推进。然而，将推进剂送入燃烧室是一个复杂的过程，需要单独的涡轮泵以超高速将液体输送到高压区域。通常，还需要另一台发动机来操作这些泵，这需要额外的硬件和额外的燃料。
但对于Rutherford发动机来说，其涡轮泵获得了更紧凑的能源。这些泵不是依靠液体推进剂，而是由锂聚合物电池驱动的电动机供电。这消除了对额外的管线和阀门的需求，这些管线和阀门会增加发动机的重量，并且经常是发动机故障的根源。然后，电动机可以轻松地将氧气和碳氢燃料混合送入燃烧室。
“只有电池技术的进步才使我们能够使用电涡轮泵，”Beck说。“即使是三四年前，技术也不够完善。但短时间内取得了巨大的进步，现在电动机的效率约为95%，而燃气发动机的效率只有60%。”
电推进的概念并非新事物；最著名的电动机类型包括离子推进器，它们通过加速离子来推进火箭。这种发动机目前正被用于前往矮行星谷神星的“黎明号”任务。然而，Rutherford是第一款在其发动机中集成电池供电的发动机。
如果这还不够独特，Rutherford还是通过电子束熔炼生产的，这是一种先进的3D打印技术。其发动机室、喷注器、涡轮泵和主推进剂阀门都是打印出来的，并组装成轻巧的形状。
Rutherford发动机将是Rocket Lab的Electron运载火箭的主要推进来源，该公司希望以此作为低成本发射卫星和其他高达220磅的有效载荷进入太空的方法。他们估计，他们的火箭长65英尺，宽3英尺，每次发射成本仅为490万美元。随着全国密切关注SpaceX通过重复使用火箭来降低太空飞行成本的尝试，Rocket Lab也希望这种新设计能减轻太空旅行的部分经济负担。
“该计划的目的是降低成本，提高发射频率，以创造坚实的太空基础设施，”Beck说。而环绕我们星球的通信卫星星座越多，我们就越接近一个更互联的世界。
