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2019年11月15日 星期五

無盡等待的甜美 - Falcon 9 | Crew Dragon


在2018 12月時偶然間看到德國的一個工作室有在製作SpaceX相關模型.
主要似乎是已完成品為主, 同時也有販售未組裝的Kit.
雖然不便宜,但模型魂+SpaceX燃燒下就下訂惹,
沒想到這就是無盡等待的開始...





當時網站上的提醒是完成品需要3-4週的等待時間, Kit會比較快.
(現在已經改成14-16週)
所以自然就預期連同寄送應該一個月左右會到手.
後來接連的與賣家聯絡, 發現德國人的時間軸似乎跟我們不太一樣...



只有作者一人的工作室, 似乎累積了大量訂單,
加上作者自己也在開發新的品項, 並且堅持自己製作成品.
一直拖到了2019的9月才寄出, 結果因為地址key錯又被退件.
直到2019/11/7才真的入手, 足足等了11個月...



開箱後看到一個凹凹的紙盒, 感覺有點不妙,
似乎在旅途中受了甚麼外力的感覺



清點零件, 全部都是3D列印的原件, 充滿了樹狀支柱.
作者還蠻好心的附上不少備用件.



拆包裝時手滑了一下,備用件就派上用場了...
引擎斷掉的狀況也讓我大概抓到3D列印件的硬度與耐受力.
完全不能用射出模型或GK的方式去對待它.



這幾個特殊零件是第二級火箭的Merlin Valcum引擎.
這是在跟作者通信時提到請他幫我另外做的零件.



將零件從支柱上切下來, 稍微粗修一下.零件數量很少,
但3D列印的表面波紋與大量的支柱接點還是花了不少時間修整



原本的模型是整支火箭一體連結的靜態展示模型.
但我希望它是可以完整分離的火箭,
在拿到前就先設計了透過磁鐵的連接結構.



一開始先將兩枚薄型磁鐵黏入太空船隔熱罩.
還有用乒乓球做的燃料槽上蓋(Bulkhead)中.



將燃料槽上蓋安裝至第二節引擎內部.



後車箱(Trunk)與第二節火箭之間的接合處間距過大,
要用補土重新fit一下.



參考實際的內裝,
在Trunk內部安裝用壓克力與紙板製作的內部隔板.



Trunk內置入方形磁鐵當作是非加壓貨物



先將最小的Crew Dragon進行組裝與塗裝.
雖然是3D列印件, 但用於控制姿態的Draco引擎噴嘴都有做出來.



噴上透明漆, 因為底部的隔熱罩內部已經黏了磁鐵,
所以可以直接吸在鐵夾上.



Trunk的外殼有一半是太陽能板, 一半是散熱器.
太陽能板的部分用深透明藍打底.



貼上水貼, 太陽能板的感覺就出來了.
Trunk製作完成~



第二級的M-Vac引擎是用輻射散熱, 所以噴嘴在飛行時會燒得通紅.
為了防止輻射熱影響管線, 燃燒室附近會用反射布包起來.



元件也有將引擎包住的結構,
但為了更有實感, 再加上鋁箔.



M-Vac引擎完成.



將M-Vac引擎接上第二級火箭.



試組裝!
磁鐵結構沒問題,可以牢牢抓住這三個部件



第一級火箭塗裝,火箭本體就是跟大管子
除了比較耗漆外相對好處理.



降落控制用的Grid fin, 細節相當漂亮.
先噴黑底, 在上金屬灰.



降落腳架與引擎段.
噴上消光黑.



遮蓋後將噴嘴噴上不鏽鋼銀,
因為引擎噴嘴非常脆弱, 這邊要遮蓋與去遮蓋相當費力.



將側面管線與節間級噴上消光黑,
第一級火箭的零件全部完成.



第一級火箭主體組裝!
Grid fin 接點非常小, 需要非常小心安裝.



貼上Grid Fin後, Falcon 9/Crew Dragon就完成啦.



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Falcon 9 + crew dragon是美國繼太空梭後能夠載人上太空的載具.
主體可以分成四大部分:
- 第一級火箭: 用來舉升載具高度到太空, 具有九顆引擎, 並可以重返地面降落.
- 第二級火箭: 用來加速到軌道速度的火箭.使用單顆引擎,並具備真空用大型噴嘴.
- Trunk: 無加壓的後車箱, 可以載運一些太空站零件. 外殼也是太陽能板與散熱器.
- CrewDragon太空船: 運載太空人的部分.



第一級火箭的9顆Merlin引擎.



Falcon9標誌性的降落腳架.
腳架底部銀色小圈是用來固定在發射架上的機械接點.



第一級火箭的外部管路.
由於一些位於火箭上端的部件需要引擎運轉時產生的壓力當作動力.
需要有外部管線通到火箭的上部



可展開, 轉動的格柵翼(Grid Fin)
由單一塊鈦金屬構成, 據稱極度昂貴...
當第一級火箭重返大氣層內時用來做飛行控制用.



第一級火箭與第二級火箭之間是透過節間級(Inter-stage)連接.
這段黑色的節間級用來容納第二級火箭的噴嘴.
並透過三個機械接點與中央內部的液壓推棒進行固定/分離.
因此製作上採用了三根1mm銅柱當作連結卡榫



第二級火箭的真空版Merlin引擎(M-Vac)
引擎本體包裹在銀色的鋁箔中, 噴嘴頂部的熱交換器增加一些金色做分色.



第二級火箭的圓頂, 用乒乓球製作.
內藏強力磁鐵.



可以看到第二級火箭噴嘴幾乎跟箭身一樣大.
這是為了在真空環境增加引擎效率的設計.



一二級結合!
這時火箭已經非常的長了...



Crew Dragon太空船本體.
側邊凸起是八具SuperDraco引擎, 具有巨大的推力在緊急逃生時使用.
引擎旁的米粒狀黑點是姿態控制用的小推力Draco引擎.



Crew Dragon有兩個艙門, 側邊的是起飛前/降落後人員進出使用.
頂部的圓蓋內有對接器, 與太空站對接後人員是由頂部的艙門進出.



底部的隔熱盾, 當太空船重返大氣時會因為高速的空氣壓縮產生超高溫.
需要特殊材質(Pica-X)的隔熱盾阻隔熱量.
不然鋁製的太空船將會過熱而解體.
製作上隔熱盾內也內藏了磁鐵作為連接用.



太空船內部因為有人員,所以跟飛機一樣是有加壓的環境.
而Trunk則是一個無加壓的空間, 用來放置一些可以處於真空下的貨物.
例如太空站的零件或是實驗器材.
這次的製作放入一枚方形強磁鐵作為貨物.



Trunk也是太空船動力系統的一部分,
在軌道飛行時,深色的一面是太陽能板,會保持在面對太陽產生電力.
而白色面則是散熱器, 用來排除太空船運行時不需要的熱量.



Crew Dargon與Trunk連接.
這兩部分只有到太空船返航時才會分離.
Trunk因為沒有隔熱盾, 在進入大氣時就會燒毀
(返航可以順便裝載一些太空站的垃圾一起燒掉)



全體連結!
Falcon 9是非常修長的火箭.
據稱已經達到材料的強度極限, 再長就有彎折的風險.



同樣是載人飛船, 來跟老前輩Soyuz排排站.
Soyuz是1/150, Falcon 9是1/144, 比例上相當接近.



引擎比較,
Soyuz雖然密密麻麻的噴嘴, 但實際上只有五顆引擎(單引擎四個燃燒室).
而Falcon 9如其名是完整的9顆引擎. 起飛推力接近Soyuz的兩倍.


直立模式,
即使算入逃生塔, Falcon 9還是比Soyuz高了快1.5倍!



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這次製作是第一次接觸3D列印模型
其難度大概介於射出模型與GK之間
硬質的塑料在處理時要特別小心掉落.
表面雖然有相當細緻的細節,但有些地方也會有3D列印特有的波紋需要處理

因為零件少+配色簡單, 這次只斷斷續續花了一週就製作完成.
最大的滿足點來自磁力連結的設計.
讓外觀完全合理的情形下做到全箭可分離的能力.

從這幾年追蹤SpaceX的消息與火箭技術,其實學到不少東西.
對事情,對方法,對計畫,對人生的觀點,都有許多收穫.
這應該也是近期的最後一個模型作品
希望接下來面對的挑戰也能像Falcon一般
在不斷進化中成長到另一個高度.






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