Lo spazio di relatività sta rimodellando l'industria spaziale?

Negli ultimi 62 anni, l'industria spaziale americana ha progettato e sviluppato la sua strada nello spazio a un ritmo più veloce di quanto gli umani avrebbero mai potuto immaginare, raggiungendo la nostra luna fino ai lontani sistemi solari e oltre. Ma cosa succederebbe se ti dicessi che questo settore sta per sperimentare un cambio di paradigma nelle tecnologie. Aziende come Relativity Space e SpaceX stanno guidando uno dei più grandi cambiamenti nella tecnologia e nella produzione che il settore possa mai sperimentare. In questo articolo, esploreremo quali tecnologie e avventi Relativity Space sta utilizzando per raggiungere questo obiettivo.

Chi è Tim Ellis?

Per capire meglio Tim Ellis dobbiamo guardare più indietro. Da giovane Tim ha riconosciuto la sua capacità di iper-focus e multi-tasking attraverso la sua ossessione per Lego, tanto che Tim ha ancora un pollice permanentemente piegato sulla mano destra per l'estrema quantità di tempo e fatica spesi a costruire Lego.

Ellis ha iniziato al University of Southern California, dove aveva in programma di diplomarsi come sceneggiatore e studiare come parte del programma Thematic Option della USC. Tuttavia, durante il suo orientamento da matricola, è passato alla sua specializzazione in ingegneria aerospaziale. L'altro co-fondatore e CTO di Ellis and Relativity, Giordano Nessuno, entrambi hanno ricoperto posizioni di leadership presso il Rocket Propulsion Lab della USC. Durante la loro permanenza nel Rocket Propulsion Lab, Ellis e Noone hanno aiutato a lanciare nello spazio il primo razzo progettato e costruito da studenti. Mentre frequentava la USC Ellis ha svolto 3 stage con Blue Origin e ha ottenuto sia un Bachelor of Science che un Master of Science.

Dopo la laurea Ellis ha continuato a lavorare a tempo pieno con Blue Origin per 5 anni, concentrandosi fortemente su 3D stampato tecnologie missilistiche. Successivamente ha prestato servizio come ingegnere di sviluppo della propulsione sui propulsori RCS della capsula dell'equipaggio. In seguito sarebbe stato accreditato per aver portato la stampa 3D internamente all'origine blu. 

Le origini

Mentre Ellis e Noone passavano il loro tempo a sviluppare tecnologie di produzione additiva specificamente progettate per aiutare la propulsione dei razzi, hanno riconosciuto la gravità dell'impatto di questa tecnologia sull'industria spaziale e hanno deciso di perseguire un approccio più ambizioso alla produzione di razzi. 

Ellis e Noone avrebbero continuato a lanciare Relativity Space Industries nel 2015. Inizialmente, hanno cercato di raccogliere $ 500,000 in seed money, ma senza una reale esperienza nella raccolta di fondi per una start-up, Ellis ha rischiato e ha ha deciso di inviare un'e-mail a freddo a Mark Cuban, evidentemente la sua e-mail sarebbe stata abbastanza convincente da convincere Mark a investire l'intero importo di $ 500,000. Più di una settimana dall'idea abbozzata su un tovagliolo di Starbucks all'ottenimento del finanziamento. Ellis e Noone avrebbero iniziato la corsa sfrenata che sarebbe poi diventata una storia di successo unica nel suo genere. 

Ellis e Noone, cercando di tenere il passo con il tasso di crescita, avrebbero poi riconosciuto che il finanziamento di Mark è arrivato così rapidamente che in realtà non avevano un posto dove depositare i fondi. Con i fondi in atto e l'ambizione di conquistare qualsiasi compito, hanno iniziato il monumentale compito di creare razzi completamente stampati in 3D. Ad oggi, Relativity Space ha raccolto con successo 2.3 miliardi di dollari in 4 round.

Produzione di additivi 

Lo spazio della relatività si trovava ora di fronte al compito monumentale di creare razzi completamente stampati in 3d per far avanzare meglio la produzione di razzi, ridurre i costi e aumentare la semplicità del design. Ellis ha capito che le stampanti 3D erano la risposta a questo grazie alla loro capacità di semplificare e creare le cose più velocemente ed a basso costo rispetto ai precedenti metodi di attrezzamento e, come bonus, questa nuova tecnologia era più ecologica e più efficiente dal punto di vista energetico.

Il tempo per il test è stato ridotto in alcuni casi di 10 volte. ad esempio, le generazioni precedenti di razzi avrebbero impiegato più di 10 anni per passare dalla teoria a un prodotto fattibile e Relativity Space può produrre prototipi in meno di 60 giorni. Ma non era così semplice come acquistare una stampante 3D in metallo e iniziare la produzione, Relativity Space ha dovuto produrre le proprie stampanti 3D e persino progettare internamente le proprie leghe derivate dallo specialista del metallo del proprio team. Queste imprese sono enormi da sole, per non parlare delle restanti complicazioni che esistono durante la progettazione di razzi. 

La produzione additiva ha risolto quasi tutti i problemi esistenti dell'industria spaziale con le linee di produzione, elimina la necessità di attrezzature speciali, accelera il tempo dall'idea al prodotto realizzabile e consente a Relativity Space di testare e produrre sostanzialmente più iterazioni in un periodo più breve di qualsiasi altro produttore di razzi. Quando parli di un'industria che tratta milioni e spesso anche miliardi di merci preziose, queste tecnologie devono essere provate, vere e testate. Nonostante questi ostacoli, la società ha ricevuto il maggior numero di preordini di qualsiasi società spaziale del settore privato nella storia americana, rafforzando l'idea della stampa 3D e dimostrando che gli investitori sono pronti per i progressi tecnologici nell'industria spaziale che Ellis e Noone avevano immaginato. . 

Volume dell'industria spaziale

Il problema di lunga data con i viaggi nello spazio è stato l'accessibilità economica, questa soglia elevata ha impedito alle nazioni minori di lanciare programmi spaziali. Si presumeva inoltre che i viaggi nello spazio non sarebbero mai stati fattibili nel settore privato fino a quando SpaceX e Blue Origin non lo avessero dimostrato sbagliato. Relativity Space è un nuovo arrivato che sta sconvolgendo questo settore per soddisfare le esigenze delle nazioni di tutto il mondo. Man mano che la nostra domanda di satelliti e lanci di razzi aumenta, la domanda di viaggi nello spazio cresce in modo esponenziale. Attualmente, l'industria spaziale ha un valore di $ 350 miliardi di dollari e secondo Morgan Stanley dovrebbe crescere fino a $ 1.1 trilioni entro l'anno 2040. 

Quasi il 50% dell'industria spaziale è costituita dai lanci di satelliti, riconoscendo questo, il settore privato si è orientato in un modo più utilitaristico più adatto alla distribuzione dei satelliti in orbita bassa. Ciò è vantaggioso in più di un modo, la necessità di carico nello spazio è in crescita e abbiamo bisogno di soluzioni più adatte al trasporto di grandi quantità su lunghe distanze verso pianeti stranieri Se vogliamo terraformare un pianeta come Marte, dovremo avere la capacità per produrre e creare sul pianeta, non possiamo aspettarci di spedire il carico necessario a un pianeta distante un mese. 

Relativity Space, con Terran 1 e Terran R, si sta concentrando fortemente sulle esigenze di distribuzione del carico. Terran 1 (85% stampato in 3d) avrà un carico utile di 2700 libbre, questo sarà fortemente dedicato alle tecnologie di raccolta di informazioni a bordo mentre testano e si preparano a lanciare Terran R nel 2024, Terran R (95% stampato in 3d) dovrebbe hanno un carico utile di 44,000 libbre. Tarran 1 è più adatto alle missioni in orbita bassa, con Terran R che ha l'obiettivo di volare su Marte nel 2024. 

Spazio di relatività

Lo spazio di relatività è diventato un'azienda che sostiene a Valutazione di 4.2 miliardi di dollari e garantire oltre 1.3 milioni di piedi quadrati di spazio di produzione in un periodo straordinariamente breve. La società è stata concesso diversi brevetti che circonda le sue tecnologie di stampa 3d e persino alcune delle sue leghe. L'azienda può farlo in parte grazie alla produzione interna completa, dove altri produttori di razzi si affidano a catene di approvvigionamento e produttori esterni. Relativity Space sta facendo tutto da solo in 1 dei suoi 4 magazzini sparsi negli Stati Uniti. Non solo sono riusciti a portare in casa tutte le tecnologie necessarie, ma ci sono anche riusciti diventare la quarta azienda nella storia di Cape Canaveral per avere una rampa di lancio dedicata, hanno anche una base alla base aerea di Vandenberg. 

Le tecnologie proprietarie di Relativity Space hanno permesso loro di produrre stampanti 3D di nuova concezione utilizzando la scarica ad arco al plasma e la saldatura laser con leghe di alluminio a una velocità di 10 pollici al secondo di filo di saldatura progettato completamente internamente. Ciò ha consentito loro di mettere a punto meglio il prodotto finale per soddisfare le loro esigenze specifiche a velocità mai viste prima. L'apprendimento automatico ottimizza un design più fluido, in molti casi producendo parti che altrimenti sarebbero quasi impossibili da produrre.

Ellis e il suo team hanno dovuto risolvere diverse sfide tecniche impreviste come la deformazione del metallo. In questo caso, il team ha concluso che l'approccio migliore era quello di apprendere le specifiche esatte di deformazione inerenti a ciascuna lega e utilizzare gli algoritmi di apprendimento automatico per adattare meglio i propri programmi alla lega specifica utilizzata per il processo. Ciò ha permesso loro di calcolare e regolare di conseguenza per integrare la deformazione della parte nelle misurazioni durante la creazione. Ellis afferma che per tutta la lunghezza del razzo, questo algoritmo ha portato a una tolleranza entro 2 millesimi di pollice. Questo è un altro esempio di come l'apprendimento automatico possa portare benefici alla produzione. 

La semplificazione sale vertiginosamente nell'elenco delle priorità

Nelle precedenti generazioni di esplorazione missilistica, la ridondanza era obbligatoria per ogni singola decisione presa dalla NASA. In caso di potenziale guasto, ogni parte deve avere almeno una parte di backup. Questo pensiero può essere visto nelle decisioni di ingegneria e produzione durante le diverse iterazioni dei razzi della NASA. Ma a che punto siamo quando l'obiettivo è ridurre le parti e semplificare la produzione di razzi? In che modo ciò influirà sulla ridondanza?

Nel caso di Relative Space, la semplificazione del razzo è vantaggiosa per la ridondanza. La riduzione del numero di parti è direttamente correlata alla facilità di manutenzione e alla capacità di sostituire o riparare le parti su richiesta. Con i progressi nella stampa 3D e la riduzione dei requisiti di dimensioni per stampanti di alta qualità, è ora possibile avere stampanti 3D a bordo di aerei in voli con equipaggio e potenzialmente essere stazionate su pianeti colonizzati.

Questo può essere visto in tutti i razzi Terran 1 e Terran T, dai loro ugelli di iniezione prodotti da 1 singola parte ai sistemi di raffreddamento delle camere di espansione stampati direttamente nelle superfici riscaldate. Queste semplificazioni eccessive hanno portato a parti più affidabili ed economiche che possono essere realizzate praticamente ovunque riescano a adattarsi alla stampante. Ciò consentirà anche di ridurre la manutenzione e i tempi di inattività a causa della mancanza di requisiti pratici per smontare e rimontare la parte.