هل تعيد شركة Relativity Space تشكيل صناعة الفضاء؟

خلال الـ 62 سنة الماضية، قامت الصناعة الفضائية الأمريكية بالتطور والتصنيع في الفضاء الخارجي بسرعة أكبر مما يمكن أن يتخيله البشر، حيث وصلت إلى القمر وصولاً إلى الأنظمة الشمسية البعيدة وما بعدها. ولكن ماذا لو قلت لك أن هذه الصناعة على وشك أن تشهد تحولاً جوهرياً في التكنولوجيا. شركات مثل Relativity Space وSpaceX تقود واحدة من أكبر التحولات في التكنولوجيا والتصنيع التي قد تشهدها الصناعة على الإطلاق. في هذا المقال، سنستكشف التكنولوجيا والابتكارات التي تستخدمها Relativity Space لتحقيق هذا الهدف.

من هو تيم إليس؟

للفهم بشكل أفضل لتيم إليس، يجب أن ننظر إلى الماضي. عندما كان شاباً، أدرك إليس قدرته على التركيز المتعدد من خلال إعجابه بالليغو، لدرجة أن إليس لا يزال لديه إبهام منحني دائماً على يده اليمنى بسبب الوقت والجهد الكبيرين الذي قاما به في بناء الليغو.

بدأ إليس في جامعة جنوب كاليفورنيا، حيث كان يخطط للتخرج ككاتب سيناريو ودراسة كجزء من برنامج خياري USC. ومع ذلك، خلال Orientation الفصل الدراسي الأول، غيرت تخصصه إلى هندسة الفضاء. إليس وزميله المؤسس والرئيس التنفيذي لشركة Relativity، جوردان نون، شغلا مناصب قيادية في مختبر الدفع الصاروخي في USC. خلال فترة وجودهم في مختبر الدفع الصاروخي، ساعد إليس ونون في إطلاق أول صاروخ مصمم ومدعوم من الطلاب إلى الفضاء. أثناء وجوده في USC، كان لديه 3 تدريبات مع Blue Origin وحصل على بكالوريوس العلوم وماجستير العلوم.

بعد التخرج، واصل إليس العمل بدوام كامل مع Blue Origin لمدة 5 سنوات، مع التركيز الكبير على التكنولوجيا المطبوعة ثلاثي الأبعاد. في وقت لاحق، شغل منصب مهندس تطوير الدفع على محركات RCS للكبسولة. وسيكون له الفضل في جلب الطباعة ثلاثية الأبعاد إلى Blue Origin.

الأصول

في حين أن إليس ونون قاما بتطوير تكنولوجيا التصنيع الإضافي المصممة خصيصاً لمساعدة الدفع الصاروخي، أدركا جاذبية تأثير هذه التكنولوجيا على صناعة الفضاء وقررا مهاجمة نهج أكثر طموحاً لتصنيع الصواريخ.

سوف يطلق إليس ونون شركة Relativity Space Industries في عام 2015. في البداية، سعوا إلى جمع 500,000 دولار في التمويل الأولي، ولكن بدون خبرة حقيقية في جمع الأموال لشركة ناشئة، قرر إليس أن يرسل بريدًا إلكترونيًا إلى مارك كوبان، وبدلاً من ذلك، كان بريد إليس الإلكتروني مقنعًا بما فيه الكفاية ل Convincing كوبان للاستثمار في المبلغ الكامل البالغ 500,000 دولار. خلال أسبوع من الفكرة المرسومة على ورقة من مقهى Starbucks (SBUX ) إلى تأمين التمويل. سوف يبدأ إليس ونون الرحلة الوحشية التي ستصبح فيما بعد قصة نجاح فريدة من نوعها.

إليس ونون، وهما يتعثران للاحتفاظ بمعدل النمو، سوف يعترفان فيما بعد بأن التمويل من كوبان جاء بسرعة كبيرة لدرجة أنهم لم يكن لديهم مكان لتحويل الأموال. مع توافر الأموال والطموح لتحقيق أي مهمة، بدأوا المهمة الهائلة لإنشاء صواريخ مطبوعة ثلاثي الأبعاد بالكامل. حتى الآن، جمعت Relativity Space بنجاح 2.3 مليار دولار خلال 4 جولات.

التصنيع الإضافي

واجهت Relativity Space الآن المهمة الهائلة لإنشاء صواريخ مطبوعة ثلاثي الأبعاد بالكامل لتحسين إنتاج سفن الفضاء، وتقليل التكاليف، وزيادة بساطة التصميم. أدرك إليس أن الطابعات ثلاثية الأبعاد كانت الإجابة على هذا بسبب قدرتهم على تبسيط وإنشاء أشياء بشكل أسرع وأرخص من الأساليب السابقة، بالإضافة إلى أن هذه التكنولوجيا الجديدة كانت أكثر صديقة للبيئة وأكثر كفاءة في الطاقة.

تم تقليل وقت الاختبار في بعض الحالات بحدود 10 مرات. على سبيل المثال، كانت الأجيال السابقة من الصواريخ تأخذ ما يصل إلى 10 سنوات للانتقال من النظرية إلى منتج قابل للتطبيق، ويمكن لشركة Relativity Space إنتاج نماذج أولية في أقل من 60 يوماً. ولكن لم يكن الأمر بسيطاً مثل شراء طابعة معدنية ثلاثية الأبعاد وبدء الإنتاج، حيث كان على Relativity Space تصنيع طابعاتها ثلاثية الأبعاد الخاصة وتصميم سبائكها الخاصة في المنزل من قبل فريقها الخاص من أخصائيي المعادن. هذه الإنجازات ضخمة بحد ذاتها، ناهيكم عن التعقيدات المتبقية عند تصميم الصواريخ.

stood لتصنيع إضافي لحل معظم مشاكل صناعة الفضاء الحالية المتعلقة بالخطوط الإنتاجية، حيث يزيل الحاجة إلى أدوات خاصة، ويقلل من الوقت من الفكرة إلى منتج قابل للتطبيق، ويمكن لشركة Relativity Space اختبار وإنتاج عدد أكبر من الإصدارات في فترة زمنية أقصر من أي شركة صواريخ أخرى. عندما نتحدث عن صناعة تتعامل مع بضائع قيمة تصل إلى الملايين، وغالبًا ما تصل إلى مليارات الدولارات، فإن هذه التكنولوجيا تحتاج إلى أن تكون مجربة، صحيحة، ومتوافرة. على الرغم من هذه العقبات، تلقت الشركة أكبر عدد من الطلبات المسبقة لأي شركة فضائية خاصة في التاريخ الأمريكي، مما يعزز فكرة الطباعة ثلاثية الأبعاد ويثبت أن المستثمرين على استعداد للتقدم التكنولوجي في صناعة الفضاء الذي تصوره إليس ونون.

طابعة Relativity Space 4G.

حجم صناعة الفضاء

كانت المشكلة الدائمة مع السفر إلى الفضاء هي التكلفة، وهذا العتبة العالية منع الدول الأقل نمواً من إطلاق برامج فضائية. كما كان يُفترض أن السفر إلى الفضاء لن يكون قابلاً للتطبيق في القطاع الخاص حتى أثبتته SpaceX (SPCX ) وBlue Origin خاطئاً. Relativity Space هي شركة جديدة تُحدث ثورة في هذه الصناعة لتلبية احتياجات الدول حول العالم. مع زيادة الطلب على الأقمار الصناعية وإطلاق الصواريخ، ينمو الطلب على السفر إلى الفضاء بشكل كبير. حالياً، تُقدر قيمة صناعة الفضاء ب 350 مليار دولار، ووفقاً لمورغان ستانلي، من المتوقع أن تصل إلى 1.1 تريليون دولار بحلول عام 2040.

يُشكل إطلاق الأقمار الصناعية حوالي 50% من صناعة الفضاء، واعترافاً بذلك، توجه القطاع الخاص بنفسه بطريقة أكثر عقلانية لتوزيع الأقمار الصناعية في المدار المنخفض. هذا مفيد بطريقة أكثر من واحدة، حيث ينمو الحاجة إلى بضائع في الفضاء، ونحن بحاجة إلى حلول أفضل لتوصيل كميات كبيرة على مسافات طويلة إلى كواكب أجنبية. إذا كنا نريد terraforming كوكب مثل المريخ، سنحتاج إلى القدرة على التصنيع والابتكار على الكوكب، ولا نستطيع أن نتوقع شحن البضائع حسب الحاجة إلى كوكب بعيد شهراً.

تركز Relativity Space، مع Terran 1 وTerran R، بشكل كبير على احتياجات توزيع البضائع. سيكون لTerran 1 (85% مطبوع ثلاثي الأبعاد) حمولة تبلغ 2700 رطل، وستكون مخصصة بشكل كبير لتكنولوجيا جمع المعلومات على متنها أثناء اختبارها وتحضيرها لإطلاق Terran R في عام 2024، ومن المتوقع أن يكون لTerran R (95% مطبوع ثلاثي الأبعاد) حمولة تبلغ 44,000 رطل. يُعد Terran 1 أكثر ملاءمة للمissions في المدار المنخفض، في حين أن Terran R يهدف إلى الطيران إلى المريخ في عام 2024.

فضاء Relativity

نمت Relativity Space إلى شركة تتمتع بقيمة تبلغ 4.2 مليار دولار، وحصلت على أكثر من 1.3 مليون قدم مربع من مساحة التصنيع في فترة زمنية قصيرة بشكل ملحوظ. حصلت الشركة على عديد من البراءات حول تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد وبعض سبائكها. يمكن للشركة القيام بذلك جزئياً بسبب التصنيع الكامل في المنزل، حيث تعتمد مصنعو الصواريخ الآخرون على سلاسل التوريد والمنتجين الخارجيين. تقوم Relativity Space بذلك كلها بنفسها في واحدة من她的 4 مستودعات المنتشرة عبر الولايات المتحدة. لم تنجح فقط في جلب جميع التكنولوجيا الضرورية إلى المنزل، بل نجحت أيضاً في أن تصبح الشركة الرابعة في تاريخ كيب كانافيرال التي لديها منصة إطلاق مخصصة، كما لديها قاعدة في قاعدة فاندنبرغ الجوية.

سمحت تكنولوجيا Relativity Space المملوكة لها بتصنيع طابعات جديدة مصممة خصيصاً باستخدام قوس البلازما وترسيب الليزر مع سبائك الألومنيوم بسرعة 10 بوصات في الثانية من سلك اللحام المصمم بالكامل في المنزل. هذا قد مكّنهم من ضبط المنتج النهائي بشكل أفضل لتناسب احتياجاتهم الخاصة بسرعة لم تسبق لها مثيل.

كان على إليس وفريقه حل العديد من التحديات الفنية غير المتوقعة مثل انحناء المعادن. في هذه الحالة، خلصت الفريق إلى أن أفضل نهج هو التعلم الدقيق للمواصفات الانحناء للسبائك الفردية واستخدام خوارزميات التعلم الآلي لتحسين برامجهم لتناسب السبائك المحددة المستخدمة في العملية. هذا سمح لهم بحساب وتعديل التغييرات بشكل مناسب لدمج انحناء الجزء في القياسات عند إنشائه. يصرح إليس أن هذه الخوارزمية أدت إلى تحمل ضمن 2 ألف من Inch على طول الصاروخ. هذا مثال آخر على كيف يمكن للتعلم الآلي أن يفيد التصنيع.

تрощة الصواريخ في قائمة الأولويات

في الأجيال السابقة من استكشاف الصواريخ، كانت التكرار إلزامي لكل قرار يتخذه ناسا. في حالة فشل محتمل، كل جزء يتطلب وجود جزء احتياطي على الأقل. يمكن رؤية هذا التفكير في القرارات الهندسية والتصنيعية على مر عدة أجيال من صواريخ ناسا. ولكن إلى أين نذهب عندما يكون الهدف هو تقليل الأجزاء وتبسيط تصنيع الصواريخ؟ كيف سيتأثر هذا بالتكرار؟

في حالة Relativity Space، فإن تبسيط الصاروخ مفيد للتكرار. انخفاض عدد الأجزاء يرتبط مباشرةً بسهولة الصيانة وقدرة تغيير أو إصلاح الأجزاء عند الطلب. مع تقدم الطباعة ثلاثية الأبعاد وانخفاض الحاجة إلى حجم الطابعات عالية الجودة، أصبح من الممكن الآن وجود طابعات ثلاثية الأبعاد على متن الطائرات في رحلات مأهولة وربما تكون موجودة على كواكب مستعمرة.

يمكن رؤية هذا في صواريخ Terran 1 وTerran T، من محركات الحقن المصنوعة من جزء واحد إلى أنظمة التبريد للمحفظة التي يتم طباعتها مباشرةً على السطوح الساخنة. هذه التبسيطات أدت إلى أجزاء أكثر موثوقية وأقل تكلفة يمكن أن تُصنع في أي مكان يمكن وضع الطابعة. هذا سوف يسمح أيضاً بتقليل الصيانة والوقت اللازم لإيقاف تشغيل الجزء بسبب عدم الحاجة إلى متطلبات يدوية لفك وتجميع الجزء.