Apakah Relativity Space Mengubah Industri Antariksa?

Selama 62 tahun terakhir, industri antariksa Amerika telah merancang dan mengembangkan cara menuju luar angkasa dengan kecepatan yang lebih cepat dari yang pernah dibayangkan manusia, mulai dari bulan kita sendiri hingga sistem surya yang jauh dan diluar. Tapi apa yang terjadi jika saya mengatakan kepada Anda bahwa industri ini akan segera mengalami perubahan paradigma dalam teknologi. Perusahaan seperti Relativity Space dan SpaceX memimpin salah satu perubahan terbesar dalam teknologi dan manufaktur yang pernah dialami industri ini. Dalam artikel ini, kita akan mengeksplorasi teknologi dan kemajuan apa yang digunakan Relativity Space untuk menaklukkan tujuan ini.

Siapa Tim Ellis?

Untuk lebih memahami Tim Ellis, kita harus melihat ke belakang. Sebagai seorang pemuda, Tim mengakui kemampuannya untuk hyper-fokus dan multi-tugas melalui obsesinya dengan Lego, sehingga Tim masih memiliki ibu jari yang permanen bengkok di tangan kanannya karena waktu dan upaya yang ekstrem yang dihabiskan untuk membangun Lego.

Ellis memulai diUniversitas Southern California, di mana dia berencana untuk lulus sebagai penulis skenario dan belajar sebagai bagian dari program Opsi Tematik USC. Namun, selama orientasi mahasiswa baru, dia mengubah jurusannya menjadi teknik aerokosmika. Ellis dan co-pendiri Relativity lainnya dan CTO,Jordan Noone, keduanya memegang posisi kepemimpinan di Laboratorium Propelan Roket USC. Selama waktu mereka di Laboratorium Propelan Roket, Ellis dan Noone membantu meluncurkan roket pertama yang dirancang dan dibangun oleh mahasiswa ke luar angkasa. Sementara menghadiri USC Ellis memiliki 3 magang dengan Blue Origin dan memperoleh gelar Sarjana Sains dan Magister Sains.

Setelah lulus Ellis melanjutkan untuk bekerja penuh waktu dengan Blue Origin selama 5 tahun, dengan fokus berat pada teknologi roket 3D cetak. Kemudian dia menjabat sebagai insinyur pengembangan propulsi pada pendorong RCS kapsul awak. Dia kemudian akan dikreditkan untuk membawa 3D printing ke dalam Blue Origin.

Asal-usul

Sementara Ellis dan Noone menghabiskan waktu mereka mengembangkan teknologi manufaktur aditif yang dirancang khusus untuk membantu propulsi roket, mereka mengakui dampak teknologi ini pada industri antariksa dan memutuskan untuk mengejar pendekatan yang lebih ambisius dalam manufaktur roket.

Ellis dan Noone akan meluncurkan Relativity Space Industries pada tahun 2015. Awalnya, mereka berusaha untuk mengumpulkan $500.000 dalam dana awal, tetapi tanpa pengalaman nyata dalam mengumpulkan dana untuk start-up, Ellis pergi ke luar dan memutuskan untuk mengirim email dingin kepada Mark Cuban, ternyata emailnya cukup persuasif untuk meyakinkan Mark untuk berinvestasi sebesar $500.000. Dari ide yang digambar di napkin Starbucks hingga mengamankan pendanaan, Ellis dan Noone akan memulai perjalanan liar yang kemudian menjadi cerita sukses yang unik.

Ellis dan Noone, yang berusaha untuk mengikuti laju pertumbuhan, kemudian mengakui bahwa pendanaan dari Mark datang sangat cepat sehingga mereka sebenarnya tidak memiliki tempat untuk mendepositkan dana. Dengan dana yang ada dan ambisi untuk menaklukkan setiap tugas yang diberikan, mereka memulai tugas monumen untuk menciptakan roket yang sepenuhnya dicetak 3D. Hingga saat ini, Relativity Space telah berhasil mengumpulkan 2,3 miliar dolar dalam 4 putaran.

Manufaktur aditif

Relativity Space sekarang dihadapkan pada tugas monumen untuk menciptakan roket yang sepenuhnya dicetak 3D untuk lebih memajukan produksi kapal roket, mengurangi biaya, dan meningkatkan kesederhanaan desain. Ellis memahami bahwa pencetak 3D adalah jawaban untuk ini karena kemampuan mereka untuk menyederhanakan dan menciptakan hal-hal dengan lebih cepat dan lebih murah daripada metode tooling sebelumnya, dan sebagai bonus, teknologi baru ini lebih ramah lingkungan dan lebih hemat energi.

Waktu untuk pengujian dikurangi dalam beberapa kasus hingga 10x. Misalnya, generasi roket sebelumnya membutuhkan waktu sekitar 10 tahun untuk berpindah dari teori ke produk yang layak, dan Relativity Space dapat menghasilkan prototipe dalam waktu kurang dari 60 hari. Tapi itu tidak semudah membeli pencetak 3D logam dan memulai produksi, Relativity Space harus memproduksi pencetak 3D mereka sendiri dan bahkan merancang alloy mereka sendiri yang berasal dari spesialis logam tim mereka. Prestasi ini sangat besar dan kompleks, terutama ketika merancang roket.

Manufaktur aditif berpotensi untuk memecahkan hampir semua masalah yang ada dalam industri antariksa dengan lini produksi, menghilangkan kebutuhan akan tooling khusus, mempercepat waktu dari ide ke produk yang layak, dan memungkinkan Relativity Space untuk menguji dan menghasilkan lebih banyak iterasi dalam waktu yang lebih singkat daripada produsen roket lainnya. Ketika kita berbicara tentang industri yang berurusan dengan jutaan dan sering kali milyaran dolar dalam kargo berharga, teknologi ini perlu diuji, terbukti, dan diuji. Meskipun ada hambatan ini, perusahaan telah menerima jumlah pra-pemesanan terbesar dari perusahaan swasta antariksa mana pun dalam sejarah Amerika, memperkuat gagasan tentang pencetakan 3D dan membuktikan bahwa investor siap untuk kemajuan teknologi dalam industri antariksa yang dilihat oleh Ellis dan Noone.

Relativity Space 4g printer.

Volume industri antariksa

Masalah lama dengan perjalanan antariksa telah menjadi biaya, ambang batas yang tinggi ini telah mencegah negara-negara yang lebih kecil meluncurkan program antariksa. Dikatakan bahwa perjalanan antariksa tidak akan layak dalam sektor swasta sampai dibuktikan salah oleh SpaceX dan Blue Origin. Relativity Space adalah pendatang baru yang mengganggu industri ini untuk memenuhi kebutuhan negara-negara di seluruh dunia. Ketika permintaan kita untuk satelit dan peluncuran roket meningkat, permintaan untuk perjalanan antariksa tumbuh secara eksponensial. Saat ini, industri antariksa dinilai sebesar $350 miliar dolar dan menurut Morgan Stanley diperkirakan akan tumbuh menjadi $1,1 triliun pada tahun 2040.

Hampir 50% dari industri antariksa adalah peluncuran satelit, mengakui hal ini, sektor swasta telah mengarahkan diri mereka dalam cara yang lebih utilitarian yang lebih sesuai dengan distribusi satelit di orbit rendah. Ini bermanfaat dalam lebih dari satu cara, kebutuhan akan kargo di luar angkasa tumbuh dan kita memerlukan solusi yang paling sesuai untuk mengangkut kargo besar dalam jarak jauh ke planet asing jika kita akan mengubah planet seperti Mars, kita tidak bisa mengharapkan untuk mengirim kargo sesuai kebutuhan ke planet yang jauh beberapa bulan.

Relativity Space, dengan Terran 1 dan Terran R, sangat fokus pada kebutuhan distribusi kargo. Terran 1 (85% dicetak 3D) akan memiliki payload sebesar 2700 pon, ini akan didedikasikan untuk teknologi pengumpulan informasi di atasnya karena mereka menguji dan mempersiapkan untuk meluncurkan Terran R pada tahun 2024, Terran R (95% dicetak 3D) diperkirakan akan memiliki payload sebesar 44.000 pon. Terran 1 lebih sesuai untuk misi orbit rendah, dengan Terran R memiliki tujuan untuk terbang ke Mars pada tahun 2024.

Relativity Space

Relativity Space telah tumbuh menjadi perusahaan yang mempertahankan nilai sebesar $4,2 miliar dan mengamankan lebih dari 1,3 juta kaki persegi ruang manufaktur dalam waktu yang sangat singkat. Perusahaan telah diberikan beberapa paten seputar teknologi pencetakan 3D dan beberapa alloy mereka. Perusahaan dapat melakukannya sebagian karena manufaktur penuh di dalam, di mana produsen roket lainnya bergantung pada rantai pasokan dan produsen luar. Relativity Space melakukan semua ini sendiri di salah satu dari 4 gudang yang tersebar di seluruh Amerika Serikat. Tidak hanya mereka berhasil membawa semua teknologi yang diperlukan ke dalam, mereka juga berhasil menjadi perusahaan keempat dalam sejarah Cape Canaveral untuk memiliki landasan peluncuran yang didedikasikan, mereka juga memiliki basis di Pangkalan Angkatan Udara Vandenberg.

Teknologi proprietary Relativity Space telah memungkinkan mereka untuk memproduksi pencetak 3D yang dirancang baru menggunakan plasma busur pelepasan dan pengelasan laser dengan alloy aluminium pada kecepatan 10 inci per detik kawat las yang dirancang sepenuhnya di dalam. Ini telah memungkinkan mereka untuk menyesuaikan produk akhir untuk memenuhi kebutuhan mereka dengan kecepatan yang belum pernah terlihat sebelumnya. Pembelajaran mesin mengoptimalkan desain yang lebih fluid, dalam banyak kasus menghasilkan bagian yang lainnya hampir tidak mungkin untuk diproduksi.

Ellis dan timnya harus menyelesaikan beberapa tantangan teknis yang tidak terduga seperti pengkerutan logam. Dalam hal ini, tim menyimpulkan bahwa pendekatan terbaik adalah mempelajari spesifikasi pengkerutan yang inheren pada setiap alloy dan menggunakan algoritma pembelajaran mesin untuk menyesuaikan program mereka untuk memenuhi alloy yang digunakan dalam proses. Ini memungkinkan mereka untuk menghitung dan menyesuaikan untuk mengintegrasikan pengkerutan bagian ke dalam pengukuran saat menciptakannya. Ellis menyatakan bahwa sepanjang roket, algoritma ini telah menghasilkan toleransi dalam 2 ribuan inci. Ini adalah contoh lain tentang bagaimana pembelajaran mesin dapat membantu manufaktur.

Simplifikasi roket mendaki daftar prioritas

Dalam generasi sebelumnya dari eksplorasi roket, redundansi adalah wajib untuk setiap keputusan yang dibuat oleh NASA. Dalam kasus kegagalan potensial, setiap bagian memerlukan setidaknya satu bagian cadangan. Pola pikir ini dapat dilihat dalam keputusan desain dan manufaktur sepanjang beberapa iterasi roket NASA. Tapi di mana kita berdiri ketika tujuan adalah untuk mengurangi bagian dan menyederhanakan manufaktur roket? Bagaimana ini akan mempengaruhi redundansi?

Dalam kasus Relativity Space, penyederhanaan roket bermanfaat bagi redundansi. Pengurangan jumlah bagian secara langsung berkorelasi dengan kemudahan perawatan dan kemampuan untuk mengubah atau memperbaiki bagian sesuai kebutuhan. Dengan kemajuan dalam pencetakan 3D dan ukuran pengurangan untuk printer berkualitas tinggi, sekarang memungkinkan untuk memiliki pencetak 3D di atas pesawat dalam penerbangan berawak dan berpotensi ditempatkan di planet yang dikolonisasi.

Ini dapat dilihat sepanjang roket Terran 1 dan Terran T, dari nozel injeksi yang diproduksi dari 1 bagian individu hingga sistem pendingin ruang ekspansi yang dicetak langsung ke permukaan yang dipanaskan. Penyederhanaan ini telah menghasilkan bagian yang lebih andal dan efektif biaya yang dapat dibuat hampir di mana saja mereka dapat memasang printer. Ini juga akan memungkinkan untuk mengurangi perawatan dan waktu henti karena kurangnya kebutuhan tangan untuk membongkar dan merakit kembali bagian.