Přetváří vesmír relativity vesmírný průmysl?

Během posledních 62 let americký vesmírný průmysl zkonstruoval a rozvinul svou cestu do vesmíru rychlostí rychlejší, než si lidé kdy dokázali představit, a dosáhl na náš vlastní měsíc až do vzdálených slunečních soustav a dále. Ale co kdybych vám řekl, že toto odvětví brzy zažije změnu paradigmatu v technologiích. Společnosti jako Relativity Space a SpaceX stojí v čele jednoho z největších posunů v technologii a výrobě, jaký kdy tento průmysl zažije. V tomto článku prozkoumáme, jaké technologie a objevy využívá prostor relativity k dosažení tohoto cíle.

Kdo je Tim Ellis?

Abychom lépe porozuměli Timu Ellisovi, musíme se podívat dále do minulosti. Tim jako mladý muž díky své posedlosti Legem rozpoznal svou schopnost hyper-focus a multitasking, a to natolik, že Tim má stále permanentně ohnutý palec na pravé ruce kvůli extrémnímu množství času a úsilí stráveného stavbou Lega.

Ellis začal v University of Southern California, kde plánoval vystudovat scenáristiku a studovat v rámci programu USC's Thematic Option. Během své první orientace však přešel na obor letecké inženýrství. Další spoluzakladatel a technický ředitel společnosti Ellis and Relativity, Jordan Nikdo, oba zastávali vedoucí pozice v Rocket Propulsion Lab společnosti USC. Během svého působení v Rocket Propulsion Lab pomohli Ellis a Noone vypustit do vesmíru první raketu navrženou a postavenou studentem. Během navštěvování USC Ellis absolvoval 3 stáže s Blue Origin a získal jak bakalářský titul, tak magisterský titul.

Po promoci Ellis pokračoval v práci na plný úvazek s Blue Origin po dobu 5 let a silně se soustředil na 3D tisk raketové technologie. Později sloužil jako inženýr vývoje pohonu na tryskách RCS pro posádku. Později byl oceněn za to, že přivedl vlastní 3D tisk k modrému původu. 

Počátky

Zatímco Ellis a Noone strávili čas vývojem aditivních výrobních technologií speciálně navržených pro pomoc raketovému pohonu, uvědomili si závažnost dopadu těchto technologií na vesmírný průmysl a rozhodli se prosadit ambicióznější přístup k výrobě raket. 

Ellis a Noone by v roce 2015 pokračovali v zahájení činnosti společnosti Relativity Space Industries. Zpočátku se snažili získat 500,000 XNUMX dolarů jako počáteční peníze, ale bez skutečných zkušeností se získáváním finančních prostředků pro start-up Ellis odešel na špacír. rozhodl se chladně poslat e-mail Marku Cubanovi, evidentně by jeho e-mail byl dostatečně přesvědčivý, aby přesvědčil Marka, aby investoval celých 500,000 XNUMX dolarů. Více než týden od nápadu načrtnutého na ubrousku Starbucks po zajištění financování. Ellis a Noone zahájí divokou jízdu, která se později stane jediným příběhem o úspěchu. 

Ellis a Noone, kteří se snažili udržet krok s tempem růstu, později uznali, že finanční prostředky od Marka přišly tak rychle, že vlastně neměli kam peníze uložit. S finančními prostředky a ambicí zdolat jakýkoli daný úkol zahájili monumentální úkol vytvořit plně 3D tištěné rakety. K dnešnímu dni Relativity Space úspěšně získal 2.3 miliardy dolarů během 4 kol.

Výroba aditiv 

Prostor relativity nyní čelil monumentálnímu úkolu vytvořit plně 3D tištěné rakety, aby bylo možné lépe posunout výrobu raketových lodí, snížit náklady a zvýšit jednoduchost designu. Ellis pochopil, že 3D tiskárny jsou odpovědí na to díky své schopnosti zjednodušovat a vytvářet věci rychleji a levněji než předchozí metody nástrojů, a jako bonus byla tato nová technologie ekologičtější a energeticky účinnější.

Čas do testování se v některých případech zkrátil 10x. například předchozím generacím raket by cesta od teorie k životaschopnému produktu trvala více než 10 let a Relativity Space dokáže vyrobit prototypy za méně než 60 dní. Nebylo to však tak jednoduché jako nákup kovové 3D tiskárny a zahájení výroby. Relativity Space si musel vyrobit vlastní 3D tiskárny a dokonce si vlastní slitiny odvozené od vlastního specialisty na kovy jejich týmu zkonstruoval sám. Tyto výkony jsou masivní samy o sobě, nemluvě o zbývajících komplikacích, které existují při navrhování raket. 

Aditivní výroba dokázala vyřešit téměř všechny existující problémy vesmírného průmyslu s výrobními linkami, eliminuje potřebu speciálních nástrojů, zrychluje dobu od nápadu k životaschopnému produktu a umožňuje prostoru Relativity testovat a vyrábět podstatně více iterací za kratší dobu. než kterýkoli jiný výrobce raket. Když mluvíte o průmyslu, který obchoduje s miliony a často dokonce miliardami cenného nákladu, tyto technologie je třeba vyzkoušet, ověřit a otestovat. Navzdory těmto překážkám společnost obdržela největší množství předobjednávek ze všech soukromých vesmírných společností v americké historii, čímž podpořila myšlenku 3D tisku a prokázala, že investoři jsou připraveni na technologický pokrok ve vesmírném průmyslu, který si Ellis a Noone představovali. . 

Objem kosmického průmyslu

Dlouhodobým problémem cestování do vesmíru byla cenová dostupnost, tento vysoký práh bránil menším národům ve spouštění vesmírných programů. Předpokládalo se také, že cestování vesmírem nebude v soukromém sektoru nikdy životaschopné, dokud se to společnost SpaceX a Blue Origin neprokáže. Relativity Space je novinkou, která narušuje toto odvětví, aby vyhovovalo potřebám národů po celém světě. Vzhledem k tomu, že naše poptávka po satelitech a startech raket roste, exponenciálně roste poptávka po cestování vesmírem. V současné době je vesmírný průmysl oceněn na 350 miliard dolarů a podle Morgan Stanley se očekává nárůst na 1.1 bilionu dolarů do roku 2040. 

Téměř 50 % vesmírného průmyslu tvoří vypouštění satelitů, což si uvědomuje, že soukromý sektor se řídil utilitárnějším způsobem, který je vhodnější pro distribuci satelitů na nízké oběžné dráze. To je výhodné více než jedním způsobem, potřeba nákladu ve vesmíru roste a potřebujeme řešení, která nejlépe vyhovují pro přepravu velkého množství na velké vzdálenosti na cizí planety Pokud máme terraformovat planetu jako Mars, budeme potřebovat schopnost vyrábět a tvořit na planetě, nemůžeme očekávat, že budeme dodávat náklad podle potřeby na planetu měsíc daleko. 

Relativity Space s Terranem 1 a Terranem R se silně zaměřuje na potřeby distribuce nákladu. Terran 1 (85 % 3D tištěný) bude mít užitečné zatížení 2700 lb, bude se intenzivně věnovat technologiím shromažďování informací na palubě, protože testují a připravují se na spuštění Terran R v roce 2024, očekává se, že Terran R (95 % 3D tištěný) bude mají užitečné zatížení 44,000 1 liber. Tarran 2024 je vhodnější pro mise na nízké oběžné dráze, přičemž Terran R má za cíl letět na Mars v roce XNUMX. 

Prostor relativity

Prostor relativity se rozrostl ve společnost posilující a Ocenění 4.2 miliardy dolarů a zajištění více než 1.3 milionu čtverečních stop výrobního prostoru v pozoruhodně krátkém období. Společnost byla udělil několik patentů obklopující jeho technologie 3D tisku a dokonce i některé jeho slitiny. Společnost tak může učinit částečně díky úplné vlastní výrobě, kde ostatní výrobci raket spoléhají na dodavatelské řetězce a externí výrobce. Relativity Space to všechno dělá sám v 1 ze svých 4 skladů po celých Spojených státech. Nejen, že se jim podařilo přenést všechny potřebné technologie do domu, ale také se jim to podařilo se stala čtvrtou společností v historii mysu Canaveral aby měli vyhrazenou odpalovací rampu, mají také základnu na letecké základně Vandenberg. 

Vlastní technologie společnosti Relativity Space jim umožnily vyrábět nově navržené 3D tiskárny využívající plazmový obloukový výboj a laserové svařování s hliníkovými slitinami rychlostí 10″ za sekundu svařovacího drátu navrženého plně vlastní firmou. To jim umožnilo lépe vyladit koncový produkt tak, aby vyhovoval jejich specifickým potřebám při dosud nevídaných rychlostech. Strojové učení optimalizuje plynulejší design, v mnoha případech produkující díly, které by jinak bylo téměř nemožné vyrobit.

Ellis a jeho tým museli vyřešit několik nepředvídaných technických problémů, jako je deformace kovu. V tomto případě tým dospěl k závěru, že nejlepším přístupem je naučit se přesné specifikace deformace vlastní každé slitině a využít algoritmy strojového učení k lepšímu přizpůsobení svých programů tak, aby vyhovovaly konkrétní slitině používané pro proces. To jim umožnilo vypočítat a odpovídajícím způsobem upravit, aby bylo možné integrovat deformaci součásti do měření při jejím vytváření. Ellis uvádí, že po celé délce rakety vedl tento algoritmus k toleranci v rozmezí 2 tisícin palce. Toto je další příklad toho, jak strojové učení prospívá výrobě. 

Zjednodušení raketově stoupá v seznamu priorit

V předchozích generacích raketového průzkumu byla redundance povinná pro každé jednotlivé rozhodnutí NASA. Pro případ možné poruchy je nutné, aby každý díl měl minimálně jeden záložní díl. Toto uvažování lze vidět v konstrukčních a výrobních rozhodnutích během několika iterací raket NASA. Ale kde jsme na tom, když je cílem snížit počet dílů a zjednodušit výrobu raket? Jak to ovlivní nadbytečnost?

V případě Relative Space je zjednodušení rakety výhodné pro redundanci. Snížení počtu dílů přímo souvisí se snadností údržby a schopností vyměnit nebo opravit díly na vyžádání. S pokrokem ve 3D tisku a sníženými požadavky na velikost vysoce kvalitních tiskáren je nyní možné mít 3D tiskárny na palubě letadel v letech s lidskou posádkou a potenciálně být umístěny na kolonizovaných planetách.

To je vidět na všech raketách Terran 1 a Terran T, od jejich vstřikovacích trysek vyrobených z 1 samostatného dílu až po chladicí systémy expanzních komor, které jsou vytištěny přímo do vyhřívaných povrchů. Tato přílišná zjednodušení vedla ke spolehlivějším a nákladově efektivnějším dílům, které lze vyrobit prakticky kdekoli, kam se vejdou do tiskárny. To také umožní snížit údržbu a prostoje kvůli nedostatku praktických požadavků na rozebrání a opětovné složení součásti.