Is relatiwiteitsruimte besig om die ruimtebedryf te hervorm?

Gedurende die afgelope 62 jaar het die Amerikaanse ruimtebedryf sy weg na die buitenste ruimte ontwerp en ontwikkel teen 'n tempo vinniger as wat mense ooit kon dink, en bereik ons ​​eie maan tot by verre sonnestelsels en verder. Maar wat as ek jou vertel dat hierdie bedryf op die punt is om 'n paradigmaskuif in tegnologieë te ervaar. Maatskappye soos Relativity Space en SpaceX staan ​​aan die spits van een van die grootste verskuiwings in tegnologie en vervaardiging wat die industrie ooit kan ervaar. In hierdie artikel sal ons ondersoek watter tegnologieë en advents Relatiwiteitsruimte gebruik om hierdie doel te bereik.

Wie is Tim Ellis?

Om Tim Ellis beter te verstaan ​​moet ons verder terug kyk. As 'n jong man het Tim sy vermoë om hiperfokus en multi-taak erken deur sy obsessie met Lego, soveel so dat Tim steeds 'n permanent gebuigde duim op sy regterhand het van die uiterste hoeveelheid tyd en moeite wat spandeer word om Lego te bou.

Ellis het by die begin Universiteit van Suid-Kalifornië, waar hy beplan het om as draaiboekskrywer te gradueer en as deel van USC se Tematiese Opsie-program te studeer. Tydens sy eerstejaar-oriëntasie het hy egter sy hoofvak na lugvaart-ingenieurswese oorgeskakel. Ellis en Relatiwiteit se ander medestigter en CTO, Jordan Niemand, het albei leiersposisies by USC se Rocket Propulsion Lab beklee. Gedurende hul tyd in die Rocket Propulsion Lab het Ellis en Noone gehelp om die eerste student-ontwerpte en geboude vuurpyl in die ruimte te lanseer. Terwyl hy USC bygewoon het, het Ellis 3 internskappe by Blue Origin gehad en beide 'n Baccalaureus Scientiae en 'n Meestersgraad in Wetenskappe behaal.

Ná die gradeplegtigheid het Ellis vir 5 jaar voltyds by Blue Origin gewerk en sterk gefokus op 3D gedruk vuurpyl tegnologie. Later het hy gedien as 'n voortstuwingsontwikkelingsingenieur op bemanningskapsule RCS-stuwers. Hy sou later gekrediteer word omdat hy 3D-drukwerk in die huis na blou oorsprong gebring het. 

Die oorsprong

Terwyl Ellis en Noone hul tyd spandeer het aan die ontwikkeling van bykomende vervaardigingstegnologieë wat spesifiek ontwerp is om vuurpylaandrywing te help, het hulle die erns van hierdie tegnologiese impak op die ruimtebedryf erken en besluit om 'n meer ambisieuse benadering tot vuurpylvervaardiging te volg. 

Ellis en Noone sou voortgaan om Relativity Space Industries in 2015 van stapel te stuur. Aanvanklik het hulle probeer om $500,000 XNUMX in saadgeld in te samel, maar met geen werklike ervaring in die insamel van fondse vir 'n begin-up nie, het Ellis op 'n ledemaat gegaan en besluit om Mark Cuban koud te e-pos, klaarblyklik sal sy e-pos dwingend genoeg wees om Mark te oortuig om die volle $500,000 XNUMX te belê. Meer as 'n week vanaf die idee wat op 'n Starbucks-servet geskets is tot die verkryging van befondsing. Ellis en Noone sou die wilde rit begin wat later een van 'n soort suksesverhaal sou word. 

Ellis en Noone wat skarrel om tred te hou met die groeikoers, sou later erken dat die finansiering van Mark so vinnig gekom het dat hulle eintlik nêrens gehad het om die fondse te deponeer nie. Met die fondse in plek en die ambisie om enige gegewe taak te oorwin, het hulle die monumentale taak begin om volledig 3D-gedrukte vuurpyle te skep. Tot op hede het Relativity Space suksesvol 2.3 miljard dollar deur 4 rondtes ingesamel.

Addisionele vervaardiging 

Relatiwiteitsruimte is nou gekonfronteer met die monumentale taak om ten volle 3D-gedrukte vuurpyle te skep om die produksie van vuurpylskepe beter te bevorder, die koste te verlaag en die eenvoud van ontwerp te verhoog. Ellis het verstaan ​​dat 3D-drukkers die antwoord hierop was vanweë hul vermoë om dinge vinniger en goedkoper as vorige gereedskapmetodes te vereenvoudig en te skep, en as 'n bonus was hierdie nuwe tegnologie groener en meer energiedoeltreffend.

Tyd tot toetsing is in sommige gevalle met 10x verminder. vorige generasies vuurpyle sou byvoorbeeld meer as 10 jaar neem om van teorie na 'n lewensvatbare produk te gaan, en Relativity Space kan prototipes in minder as 60 dae vervaardig. Maar dit was nie so eenvoudig soos om 'n 3D-metaaldrukker te koop en produksie te begin nie, Relativity Space moes hul eie 3D-drukkers vervaardig en selfs hul eie legerings wat van hul span se eie metaalspesialis verkry is, self ontwerp. Hierdie prestasies is op hul eie groot, laat staan ​​nog die oorblywende komplikasies wat bestaan ​​wanneer vuurpyle ontwerp word. 

Bykomende vervaardiging het bykans al die bestaande ruimtebedryfkwessies met produksielyne opgelos, dit skakel die behoefte aan spesiale gereedskap uit, versnel die tyd van idee tot lewensvatbare produk, en laat relatiwiteitsruimte toe om aansienlik meer iterasies in 'n korter tydperk te toets en te produseer as enige ander vuurpylvervaardiger. As jy praat van 'n bedryf wat in die miljoene en dikwels selfs die miljarde in waardevolle vrag handel, moet hierdie tegnologieë beproef, waar en getoets word. Ten spyte van hierdie struikelblokke het die maatskappy die grootste hoeveelheid voorafbestellings van enige privaatsektor-ruimtemaatskappy in die Amerikaanse geskiedenis ontvang, wat die idee van 3D-drukwerk versterk en bewys dat beleggers gereed is vir die tegnologiese vooruitgang in die ruimtebedryf wat Ellis en Noone in die vooruitsig gestel het. . 

Ruimtebedryf volume

Die langdurige probleem met ruimtereise was bekostigbaarheid, hierdie hoë drempel het minder nasies verhinder om ruimteprogramme van stapel te stuur. Daar is ook aanvaar dat ruimtereise nooit lewensvatbaar in die private sektor sou wees totdat dit verkeerd bewys is deur SpaceX en Blue Origin nie. Relativity Space is 'n nuweling wat hierdie bedryf ontwrig om in die behoeftes van nasies regoor die wêreld te voorsien. Soos ons vraag na satelliete en vuurpyllanserings toeneem, groei die vraag na ruimtereise eksponensieel. Tans word die ruimtebedryf gewaardeer op $350 miljard dollar en Volgens Morgan Stanley sal na verwagting tot $1.1 triljoen groei teen die jaar 2040. 

Byna 50% van die ruimtebedryf is satellietlanserings, met die erkenning dat die private sektor homself op 'n meer utilitaristiese wyse bestuur het wat beter geskik is vir die verspreiding van satelliete in 'n lae wentelbaan. Dit is voordelig op meer as een manier, die behoefte aan vrag in die ruimte neem toe en ons benodig oplossings wat die beste geskik is om groot hoeveelhede oor 'n lang afstand na vreemde planete te vervoer As ons 'n planeet soos Mars wil terraformeer, sal ons die vermoë moet hê om op die planeet te vervaardig en te skep, kan ons nie verwag om vrag soos nodig na 'n planeet maand weg te stuur nie. 

Relativity Space, met Terran 1 en Terran R, fokus sterk op die behoeftes van vragverspreiding. Terran 1 (85 % 3d gedruk) sal 'n loonvrag van 2700 lbs hê, dit sal sterk toegewy word aan inligting-insamelingstegnologieë aan boord terwyl hulle toets en voorberei om Terran R in 2024 bekend te stel, Terran R (95% 3d gedruk) sal na verwagting het 'n loonvrag van 44,000 1 lbs. Tarran 2024 is beter geskik vir lae wentelbane missies, met Terran R wat die doelwit het om in XNUMX na Mars te vlieg. 

Relatiwiteitsruimte

Relatiwiteitsruimte het gegroei tot 'n maatskappy wat a 4.2 miljard dollar waardasie en die beveiliging van meer as 1.3 miljoen vierkante voet se vervaardigingsruimte in 'n merkwaardige kort tydperk. Die maatskappy was verskeie patente toegestaan rondom sy 3d-druktegnologieë en selfs sommige van sy legerings. Die maatskappy kan dit deels doen as gevolg van die volle in-huis vervaardiging, waar ander vuurpyl vervaardigers staatmaak op voorsieningskettings en buite vervaardigers. Relativity Space doen dit alles op sy eie by 1 van sy 4 pakhuise versprei oor die Verenigde State. Hulle het nie net daarin geslaag om al die nodige tegnologieë in huis te bring nie, maar het ook daarin geslaag word die vierde maatskappy in die Kaapse Canaveral-geskiedenis om 'n toegewyde lanseerplatform te hê, het hulle ook 'n basis by Vandenberg lugmagbasis. 

Relativity Space se eie tegnologieë het hulle in staat gestel om nuut-ontwerpte 3d-drukkers te vervaardig deur gebruik te maak van plasmaboogontlading en lasers wat met aluminiumlegerings teen 'n tempo van 10″ per sekonde sweisdraad wat volledig in die huis ontwerp is, sweis. Dit het hulle in staat gestel om die eindproduk beter in te stel om by hul spesifieke behoeftes te pas teen nooit tevore gesiene snelhede nie. Masjienleer optimaliseer 'n meer vloeiende ontwerp, wat in baie gevalle onderdele vervaardig wat andersins byna onmoontlik sou wees om te vervaardig.

Ellis en sy span moes verskeie onvoorsiene tegniese uitdagings oplos, soos metaalverdraaiing. In hierdie geval het die span tot die gevolgtrekking gekom dat die beste benadering was om die presiese spesifikasies van vervorming inherent aan elke legering te leer en die masjienleeralgoritmes te gebruik om hul programme beter aan te pas om te pas by die spesifieke legering wat vir die proses gebruik word. Dit het hulle in staat gestel om te bereken en dienooreenkomstig aan te pas om die vervorming van die onderdeel in die afmetings te integreer wanneer dit geskep word. Ellis sê dat oor die lengte van die vuurpyl, hierdie algoritme gelei het tot 'n toleransie binne 2 duisendstes van 'n duim. Dit is nog 'n voorbeeld van hoe masjienleer vervaardiging bevoordeel. 

Vereenvoudiging wat die prioriteitslys opskiet

In vorige generasies van vuurpylverkenning was oortolligheid verpligtend vir elke enkele besluit wat deur NASA geneem is. In die geval van 'n moontlike fout moet elke onderdeel ten minste een rugsteundeel hê. Hierdie denke kan gesien word in die ingenieurs- en vervaardigingsbesluite deur die verskeie iterasies van NASA-vuurpyle. Maar waar staan ​​ons as die doel is om onderdele te verminder en die vervaardiging van vuurpyle te vereenvoudig? Hoe sal dit oortolligheid beïnvloed?

In Relative Space se geval is die vereenvoudiging van die vuurpyl voordelig vir oortolligheid. Die vermindering in die deeltelling hou direk verband met die gemak van instandhouding en die vermoë om onderdele op aanvraag te verander of te herstel. Met vooruitgang in 3D-drukwerk en die verminderde groottevereistes vir hoëgehalte-drukkers, is dit nou haalbaar om 3D-drukkers aan boord van vliegtuie te hê in bemande vlugte en moontlik op gekoloniseerde planete gestasioneer te word.

Dit kan regdeur die Terran 1- en Terran T-vuurpyle gesien word, van hul inspuitpunte wat uit 1 individuele deel vervaardig word tot die verkoelingstelsels van die uitbreidingskamers wat direk in die verhitte oppervlaktes gedruk word. Hierdie oorvereenvoudigings het gelei tot meer betroubare en koste-effektiewe onderdele wat haalbaar gemaak kan word omtrent enige plek waar hulle kan regkry om die drukker te pas. Dit sal ook voorsiening maak vir verminderde instandhouding en stilstand as gevolg van die gebrek aan praktiese vereistes om die onderdeel uitmekaar te haal en weer aanmekaar te sit.