L'espace de relativité refaçonne-t-il l'industrie spatiale ?

Au cours des 62 dernières années, l'industrie spatiale américaine a conçu et développé son chemin dans l'espace extra-atmosphérique à un rythme plus rapide que les humains n'auraient jamais pu l'imaginer, atteignant notre propre lune jusqu'aux systèmes solaires lointains et au-delà. Et si je vous disais que cette industrie est sur le point de connaître un changement de paradigme dans les technologies. Des entreprises comme Relativity Space et SpaceX sont à l'origine de l'un des plus grands changements technologiques et de fabrication que l'industrie puisse jamais connaître. Dans cet article, nous explorerons les technologies et les avènements que Relativity Space utilise pour atteindre cet objectif.

Qui est Tim Ellis ?

Pour mieux comprendre Tim Ellis, il faut remonter plus loin. En tant que jeune homme, Tim a reconnu sa capacité à hyper-concentrer et à effectuer plusieurs tâches grâce à son obsession pour Lego, à tel point que Tim a toujours un pouce plié en permanence sur sa main droite à cause du temps et des efforts extrêmes consacrés à la construction de Lego.

Ellis a commencé au University of Southern California, où il prévoyait d'obtenir son diplôme de scénariste et d'étudier dans le cadre du programme d'option thématique de l'USC. Cependant, lors de sa première année d'orientation, il s'est orienté vers l'ingénierie aérospatiale. Ellis et l'autre cofondateur et directeur technique de Relativity, Jordanie Personne, tous deux ont occupé des postes de direction au Rocket Propulsion Lab de l'USC. Durant leur séjour au Rocket Propulsion Lab, Ellis et Noone ont contribué au lancement de la première fusée conçue et construite par des étudiants. Pendant ses études à l'USC, Ellis a effectué trois stages chez Blue Origin et a obtenu une licence et un master en sciences.

Après l'obtention de son diplôme, Ellis a continué à travailler à temps plein avec Blue Origin pendant 5 ans, se concentrant fortement sur 3D imprimé technologies des fusées. Plus tard, il a servi comme ingénieur de développement de propulsion sur les propulseurs RCS de la capsule d'équipage. Il sera plus tard reconnu pour avoir amené l'impression 3D en interne à l'origine bleue. 

Les origines

Alors qu'Ellis et Noone passaient leur temps à développer des technologies de fabrication additive spécialement conçues pour aider à la propulsion des fusées, ils ont reconnu la gravité de l'impact de ces technologies sur l'industrie spatiale et ont décidé de poursuivre une approche plus ambitieuse de la fabrication de fusées. 

Ellis et Noone allaient ensuite lancer Relativity Space Industries en 2015. Au départ, ils cherchaient à lever 500,000 XNUMX $ en capital de démarrage, mais sans réelle expérience dans la collecte de fonds pour une start-up, Ellis a pris un risque et a décidé d'envoyer un e-mail froid à Mark Cuban, de toute évidence, son e-mail serait suffisamment convaincant pour convaincre Mark d'investir la totalité des 500,000 XNUMX $. Plus d'une semaine entre l'idée esquissée sur une serviette Starbucks et l'obtention d'un financement. Ellis et Noone commenceraient la course folle qui deviendrait plus tard une réussite unique en son genre. 

Ellis et Noone s'efforçant de suivre le rythme de croissance reconnaîtront plus tard que le financement de Mark est venu si rapidement qu'ils n'avaient en fait nulle part où déposer les fonds. Avec les fonds en place et l'ambition de conquérir n'importe quelle tâche donnée, ils ont commencé la tâche monumentale de créer des fusées entièrement imprimées en 3D. À ce jour, Relativity Space a réussi à lever 2.3 milliards de dollars en 4 tours.

fabrication d'additifs 

L'espace de la relativité était maintenant confronté à la tâche monumentale de créer des fusées entièrement imprimées en 3D pour mieux faire progresser la production de fusées, réduire les coûts et augmenter la simplicité de conception. Ellis a compris que les imprimantes 3D étaient la réponse à cela en raison de leur capacité à simplifier et à créer des choses plus rapidement et à moindre coût que les méthodes d'outillage précédentes, et en prime, cette nouvelle technologie était plus verte et plus économe en énergie.

Le temps de test a été réduit de 10 fois dans certains cas. Par exemple, les générations précédentes de fusées mettaient plus de 10 ans pour passer de la théorie à un produit viable, tandis que Relativity Space peut produire des prototypes en moins de 60 jours. Mais il ne s'agissait pas simplement d'acheter une imprimante 3D métal et de lancer la production : Relativity Space a dû fabriquer ses propres imprimantes 3D et même concevoir en interne ses propres alliages, issus du travail de son propre spécialiste des métaux. Ces prouesses sont considérables en elles-mêmes, sans parler des complications qui subsistent lors de la conception de fusées. 

La fabrication additive était censée résoudre presque tous les problèmes existants de l'industrie spatiale avec les lignes de production, elle élimine le besoin d'outils spéciaux, accélère le temps entre l'idée et le produit viable et permet à l'espace Relativity de tester et de produire beaucoup plus d'itérations dans un délai plus court. que tout autre fabricant de fusées. Lorsque vous parlez d'une industrie qui traite des millions et souvent même des milliards de marchandises de valeur, ces technologies doivent être essayées, vraies et testées. Malgré ces obstacles, la société a reçu le plus grand nombre de précommandes de toutes les sociétés spatiales du secteur privé de l'histoire américaine, renforçant l'idée de l'impression 3D et prouvant que les investisseurs sont prêts pour les avancées technologiques de l'industrie spatiale envisagées par Ellis et Noone. . 

Imprimante Relativity Space 4g.

Volume de l'industrie spatiale

Le problème de longue date avec les voyages spatiaux est l'abordabilité, ce seuil élevé a empêché les nations moins importantes de lancer des programmes spatiaux. Il a également été supposé que les voyages spatiaux ne seraient jamais viables dans le secteur privé tant que SpaceX et Blue Origin n'auraient pas prouvé qu'ils étaient faux. Relativity Space est un nouveau venu qui perturbe cette industrie pour répondre aux besoins des nations du monde entier. À mesure que notre demande de satellites et de lancements de fusées augmente, la demande de voyages spatiaux augmente de façon exponentielle. Actuellement, l'industrie spatiale est évaluée à 350 milliards de dollars et selon Morgan Stanley devrait atteindre 1.1 billion de dollars à l'année 2040. 

Près de 50 % de l'industrie spatiale est constituée de lancements de satellites. Conscient de ce fait, le secteur privé s'est orienté vers une approche plus utilitaire, mieux adaptée à la distribution de satellites en orbite basse. Cela est bénéfique à plus d'un titre : le besoin de fret spatial augmente et nous avons besoin de solutions mieux adaptées au transport de grandes quantités sur de longues distances vers des planètes étrangères. Si nous voulons terraformer une planète comme Mars, nous devrons avoir la capacité de fabriquer et de créer sur la planète. Nous ne pouvons pas espérer expédier le fret nécessaire vers une planète située à plusieurs mois de distance. 

Relativity Space, avec Terran 1 et Terran R, se concentre fortement sur les besoins de la distribution de fret. Terran 1 (85 % imprimé en 3d) aura une charge utile de 2700 livres, ce sera fortement dédié aux technologies de collecte d'informations à bord alors qu'ils testent et se préparent à lancer Terran R en 2024, Terran R (95 % imprimé en 3d) devrait avoir une charge utile de 44,000 1 livres. Tarran 2024 étant mieux adapté aux missions en orbite basse, Terran R ayant pour objectif de voler vers Mars en XNUMX. 

Espace de relativité

L'espace de la relativité est devenu une entreprise renforçant un Valorisation de 4.2 milliards de dollars et sécuriser plus de 1.3 million de pieds carrés d'espace de fabrication dans un délai remarquablement court. La société a été a délivré plusieurs brevets entourant ses technologies d'impression 3d et même certains de ses alliages. La société peut le faire en partie grâce à la fabrication entièrement en interne, où d'autres fabricants de fusées s'appuient sur des chaînes d'approvisionnement et des fabricants extérieurs. Relativity Space le fait tout seul dans l'un de ses 1 entrepôts répartis aux États-Unis. Non seulement ils ont réussi à intégrer toutes les technologies nécessaires en interne, mais ils ont également réussi à devenir la quatrième entreprise de l'histoire de cap Canaveral pour avoir une rampe de lancement dédiée, ils ont également une base à la base aérienne de Vandenberg. 

Les technologies propriétaires de Relativity Space lui ont permis de fabriquer de nouvelles imprimantes 3D utilisant la décharge plasma et le soudage laser d'alliages d'aluminium à une cadence de 10 cm par seconde, avec un fil de soudage entièrement conçu en interne. Cela lui a permis d'optimiser le produit final pour répondre à ses besoins spécifiques, à des vitesses jamais atteintes auparavant. L'apprentissage automatique optimise une conception plus fluide, produisant dans de nombreux cas des pièces qui seraient autrement presque impossibles à fabriquer.

Ellis et son équipe ont dû résoudre plusieurs défis techniques imprévus tels que le gauchissement du métal. Dans ce cas, l'équipe a conclu que la meilleure approche était d'apprendre les spécifications exactes de déformation inhérentes à chaque alliage et d'utiliser les algorithmes d'apprentissage automatique pour mieux ajuster leurs programmes en fonction de l'alliage spécifique utilisé pour le processus. Cela leur a permis de calculer et d'ajuster en conséquence pour intégrer le gauchissement de la pièce dans les mesures lors de sa création. Ellis déclare que sur la longueur de la fusée, cet algorithme a conduit à une tolérance de moins de 2 millièmes de pouce. C'est encore un autre exemple de la façon dont l'apprentissage automatique peut bénéficier à la fabrication. 

La simplification monte en flèche dans la liste des priorités

Dans les générations précédentes d'exploration de fusées, la redondance était obligatoire pour chaque décision prise par la NASA. En cas de défaillance potentielle, chaque pièce doit avoir au moins une pièce de secours. Cette réflexion se retrouve dans les décisions d'ingénierie et de fabrication tout au long des différentes itérations des fusées de la NASA. Mais où en est-on quand l'objectif est de réduire les pièces et de simplifier la fabrication des fusées ? Comment cela affectera-t-il la redondance ?

Dans le cas de Relative Space, la simplification de la fusée favorise la redondance. La réduction du nombre de pièces est directement liée à la facilité de maintenance et à la possibilité de changer ou de réparer des pièces à la demande. Grâce aux progrès de l'impression 3D et à la réduction des exigences de taille pour les imprimantes de haute qualité, il est désormais possible d'avoir des imprimantes 3D à bord d'avions pour des vols habités et potentiellement sur des planètes colonisées.

Cela se voit dans toutes les fusées Terran 1 et Terran T, de leurs buses d'injection produites à partir d'une pièce individuelle aux systèmes de refroidissement des chambres d'expansion imprimées directement dans les surfaces chauffées. Ces simplifications excessives ont abouti à des pièces plus fiables et plus rentables qui peuvent être fabriquées à peu près partout où elles peuvent s'adapter à l'imprimante. Cela permettra également de réduire la maintenance et les temps d'arrêt en raison du manque d'exigences pratiques pour démonter et remonter la pièce.