Relativity Space sta ridefinendo l’industria spaziale?

Negli ultimi 62 anni, l’industria spaziale americana ha progettato e sviluppato il suo modo di entrare nello spazio esterno a un ritmo più veloce di quanto gli esseri umani potessero mai immaginare, raggiungendo la nostra luna e sistemi solari distanti e oltre. Ma cosa succede se vi dico che questa industria sta per sperimentare un cambiamento di paradigma nelle tecnologie? Aziende come Relativity Space e SpaceX (SPCX ) stanno guidando uno dei più grandi cambiamenti nella tecnologia e nella produzione che l’industria potrebbe mai sperimentare. In questo articolo, esploreremo quali tecnologie e innovazioni Relativity Space sta utilizzando per raggiungere questo obiettivo.

Chi è Tim Ellis?

Per capire meglio Tim Ellis dobbiamo guardare più indietro. Da giovane, Tim riconobbe la sua capacità di iper-concentrarsi e multitasking attraverso la sua ossessione per il Lego, al punto che Tim ha ancora un pollice permanentemente piegato sulla mano destra a causa del tempo e dello sforzo estremo speso a costruire il Lego.

Ellis iniziò alla University of Southern California, dove pianificò di laurearsi come sceneggiatore e studiare come parte del programma Thematic Option di USC. Tuttavia, durante l’orientamento per i freshman, cambiò la sua specializzazione in ingegneria aerospaziale. Ellis e il co-fondatore e CTO di Relativity, Jordan Noone, entrambi ricoprirono posizioni di leadership presso il Rocket Propulsion Lab di USC. Durante il loro tempo nel Rocket Propulsion Lab, Ellis e Noone aiutarono a lanciare il primo razzo progettato e costruito da studenti nello spazio. Mentre frequentava USC, Ellis ebbe 3 stage presso Blue Origin e ottenne sia una laurea in scienze che una laurea magistrale.

Dopo la laurea, Ellis continuò a lavorare full-time con Blue Origin per 5 anni, concentrandosi fortemente sulle tecnologie di stampa 3D per razzi. In seguito lavorò come ingegnere di sviluppo della propulsione per i thruster RCS della capsula dell’equipaggio. In seguito gli fu attribuito il merito di aver portato la stampa 3D in casa a Blue Origin.

Le origini

Mentre Ellis e Noone trascorrevano il loro tempo sviluppando tecnologie di produzione additiva progettate per aiutare la propulsione dei razzi, riconobbero la gravità dell’impatto di queste tecnologie sull’industria spaziale e decisero di perseguire un approccio più ambizioso alla produzione di razzi.

Ellis e Noone avrebbero poi lanciato Relativity Space Industries nel 2015. Inizialmente, cercarono di raccogliere 500.000 dollari in seed money, ma senza alcuna esperienza nella raccolta di fondi per una startup, Ellis decise di inviare un’e-mail a Mark Cuban, evidentemente la sua e-mail sarebbe stata abbastanza convincente da convincere Mark a investire l’intera somma di 500.000 dollari. In meno di una settimana, dall’idea abbozzata su un tovagliolo di Starbucks (SBUX ) al finanziamento assicurato. Ellis e Noone avrebbero iniziato il viaggio selvaggio che sarebbe poi diventato una storia di successo unica.

Ellis e Noone, faticando per tenere il passo con il tasso di crescita, avrebbero in seguito ammesso che il finanziamento di Mark arrivò così in fretta che non avevano nemmeno un posto dove depositare i fondi. Con i fondi a disposizione e l’ambizione di conquistare qualsiasi compito, iniziarono la monumentale impresa di creare razzi interamente stampati in 3D. Ad oggi, Relativity Space ha raccolto con successo 2,3 miliardi di dollari in 4 round di finanziamento.

Produzione additiva

Relativity Space si trovò di fronte al compito monumentale di creare razzi interamente stampati in 3D per migliorare la produzione di navi spaziali, ridurre i costi e aumentare la semplicità del design. Ellis capì che le stampanti 3D erano la risposta a questo problema grazie alla loro capacità di semplificare e creare cose più velocemente e a minor costo rispetto ai metodi di produzione tradizionali, e come bonus, questa nuova tecnologia era più verde e più efficiente dal punto di vista energetico.

Il tempo necessario per i test è stato ridotto in alcuni casi di 10 volte. Ad esempio, le generazioni precedenti di razzi avrebbero richiesto fino a 10 anni per passare dalla teoria a un prodotto valido, 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 doveva produrre le proprie stampanti 3D e addirittura progettare in casa i propri leghe derivate dai propri specialisti dei metalli. Questi risultati sono enormi di per sé, senza considerare le ulteriori complicazioni che esistono quando si progettano razzi.

La produzione additiva stava per risolvere quasi tutti i problemi esistenti nell’industria spaziale con le linee di produzione, elimina la necessità di attrezzature speciali, riduce il tempo necessario per passare dall’idea al prodotto valido e consente a Relativity Space di testare e produrre sostanzialmente più iterazioni in un periodo più breve rispetto a qualsiasi altro produttore di razzi. Quando si parla di un’industria che gestisce cargo di valore di milioni e spesso anche miliardi, queste tecnologie devono essere testate, vere e testate. Nonostante questi ostacoli, l’azienda ha ricevuto il maggior numero di pre-ordini di qualsiasi azienda privata del settore spaziale 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 previsto.

Relativity Space 4g printer.

Volume dell’industria spaziale

Il problema più grande dei viaggi spaziali è sempre stata l’accessibilità economica, questo alto soglia ha impedito a nazioni meno sviluppate di lanciare programmi spaziali. Si pensava anche che i viaggi spaziali non sarebbero mai stati fattibili nel settore privato fino a quando non sono stati dimostrati falsi da SpaceX e Blue Origin. Relativity Space è un nuovo arrivato che sta disturbando questo settore per soddisfare le esigenze delle nazioni di tutto il mondo. Mentre la nostra domanda di satelliti e lanci di razzi aumenta, la domanda di viaggi spaziali cresce esponenzialmente. Attualmente, l’industria spaziale vale 350 miliardi di dollari e, secondo Morgan Stanley (MS ), è previsto che raggiunga 1,1 trilioni di dollari entro il 2040.

Quasi il 50% dell’industria spaziale è costituito da lanci di satelliti, riconoscendo questo, il settore privato si è orientato in modo più utilitaristico, meglio adatto alla distribuzione di satelliti in orbita bassa. Ciò è benefico in più di un modo, la necessità di cargo nello spazio sta crescendo e abbiamo bisogno di soluzioni migliori per trasportare grandi quantità su lunghe distanze verso pianeti stranieri. Se dobbiamo terraformare un pianeta come Marte, avremo bisogno di avere la capacità di produrre e creare sul pianeta, non possiamo aspettarci di spedire cargo come necessario a un pianeta a mesi di distanza.

Relativity Space, con Terran 1 e Terran R, si concentra fortemente sulle esigenze di distribuzione del cargo. Terran 1 (85% stampato in 3D) avrà un payload di 2700 libbre, ciò sarà fortemente dedicato a tecnologie di raccolta di informazioni a bordo mentre testano e preparano il lancio di Terran R nel 2024, Terran R (95% stampato in 3D) è previsto avere un payload di 44.000 libbre. Tarran 1 è più adatto a missioni in orbita bassa, con Terran R che ha l’obiettivo di volare su Marte nel 2024.

Relativity space

Relativity Space è cresciuta in un’azienda con una valutazione di 4,2 miliardi di dollari e ha assicurato oltre 1,3 milioni di metri quadrati di spazio di produzione in un periodo di tempo notevolmente breve. L’azienda ha ottenuto diversi brevetti relativi alle sue tecnologie di stampa 3D e anche ad alcune delle sue leghe. L’azienda può farlo in parte grazie alla produzione interamente in casa, dove altri produttori di razzi si affidano a catene di approvvigionamento e a produttori esterni. Relativity Space sta facendo tutto questo da sola in uno dei suoi 4 magazzini sparsi negli Stati Uniti. Non solo sono riusciti a portare tutte le tecnologie necessarie in casa, ma hanno anche ottenuto il diritto di avere un sito di lancio dedicato a Cape Canaveral, hanno anche una base alla base aerea di Vandenberg.

Le tecnologie proprietarie di Relativity Space hanno permesso loro di produrre nuove stampanti 3D che utilizzano la scarica ad arco al plasma e la saldatura a laser con leghe di alluminio a una velocità di 10 pollici al secondo di filo di saldatura progettato interamente in casa. Ciò ha consentito loro di regolare 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 imparare le specifiche esatte della deformazione inerente a ogni lega e utilizzare gli algoritmi di apprendimento automatico per regolare meglio i loro programmi per adattarsi alla lega specifica utilizzata per il processo. Ciò ha permesso loro di calcolare e regolare di conseguenza l’integrazione della deformazione della parte nelle misurazioni durante la sua creazione. Ellis afferma che lungo tutta la lunghezza del razzo, questo algoritmo ha portato a una tolleranza all’interno di 2 millesimi di pollice. Ciò è un altro esempio di come l’apprendimento automatico possa beneficiare la produzione.

La semplificazione sale in cima alla lista delle priorità

Nelle generazioni precedenti di esplorazione spaziale, la ridondanza era obbligatoria per ogni decisione presa dalla NASA. In caso di un potenziale fallimento, ogni parte richiedeva almeno una parte di backup. Questo modo di pensare può essere visto nelle decisioni di ingegneria e produzione in tutta la storia dei razzi della NASA. Ma dove ci troviamo quando l’obiettivo è ridurre le parti e semplificare la produzione dei razzi? Come ciò influenzerà la ridondanza?

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

Ciò può essere visto in tutta la lunghezza dei razzi Terran 1 e Terran T, dalle loro ugelli di iniezione prodotte da una sola parte all’impianto di raffreddamento delle camere di espansione stampate direttamente sulle superfici riscaldate. Queste sovrapposizioni hanno portato a parti più affidabili e più economiche che possono essere prodotte quasi ovunque, purché si possa inserire la stampante. Ciò permetterà anche una riduzione della manutenzione e del tempo di inattività a causa della mancanza di requisiti manuali per smontare e rimontare la parte.