リラティビティスペースは宇宙産業を再定義するか？

過去62年間で、アメリカの宇宙産業は、想像を超える速さで外部空間へのエンジニアリングと開発を進めてきました。月から遠い太陽系やその先まで、宇宙への到達を目指しています。しかし、もし私があなたに、この産業が技術と製造において大きな変化を経験することになることを伝えたらどうでしょうか。リラティビティスペースやスペースXのような企業は、宇宙産業が経験することになる最も重要な技術と製造の変化を牽引しています。この記事では、リラティビティスペースがこの目標を達成するために利用している技術と進歩について探ります。

ティム・エリスは誰ですか?

ティム・エリスについてより深く理解するために、過去に遡る必要があります。ティムは若い頃、レゴに没頭し、右手の親指を永久的に曲げてしまったほどの時間と労力をレゴに費やしました。

エリスは、南カリフォルニア大学で学び、当初は脚本家として卒業する予定でしたが、フレッシュマン向けのオリエンテーション中に、宇宙工学への専攻を変更しました。エリスとリラティビティの他の共同創設者兼CTOであるジョーダン・ヌーンは、両者ともUSCのロケット推進研究所でリーダーシップを担っていました。ロケット推進研究所での彼らの在籍期間中、エリスとヌーンは、学生が設計し製造した最初のロケットを宇宙に打ち上げるのを手助けしました。USC在籍中、エリスはブルー・オリジンで3つのインターンシップを経験し、学士号と修士号を取得しました。

卒業後、エリスは5年間ブルー・オリジンでフルタイムの仕事を続け、3Dプリンティングロケット技術に重点を置きました。後に、乗組員カプセルRCSスラスタの推進開発エンジニアを務めました。彼は後にブルー・オリジンに3Dプリンティングを導入した功績で知られます。

起源

エリスとヌーンは、ロケット推進を支援するために設計された加積製造技術を開発することに時間を費やしたが、この技術の重みと宇宙産業への影響を認識し、ロケット製造に対するより野心的なアプローチを追求することを決意しました。

エリスとヌーンは、2015年にリラティビティスペースインダストリーズを立ち上げました。最初に、50万ドルのシードマネーを調達しようとしましたが、スタートアップの資金調達の経験がなかったエリスは、マーク・キューバンに冷たいメールでアプローチし、コンペティションで50万ドルの投資を獲得しました。アイデアがスターバックスのナプキンに書かれてから資金を確保するまで、1週間程度で、エリスとヌーンは後に一つの種になることになる成功物語のワイルドライドを始めました。

エリスとヌーンは、成長のスピードに追いつこうと必死になっていましたが、マークからの資金調達があまりに早かったため、実際には資金を預ける場所がなかったことを後に認めました。資金が確保され、目標を達成するための野心が燃えていると、完全に3Dプリンティングされたロケットを作成するという大きなタスクに取り組み始めました。現在、リラティビティスペースは4回のラウンドを通じて23億ドルを調達しています。

加積製造

リラティビティスペースは、ロケットの製造を進めるために、完全に3Dプリンティングされたロケットを作成するという大きなタスクに直面していました。エリスは、3Dプリンターが答えであることを理解しました。なぜなら、3Dプリンターは、以前のツール製造方法よりも簡素化し、迅速化し、コストを削減し、さらに環境に優しいからです。

テストまでの時間は、場合によっては10倍短縮されました。例えば、以前のロケット世代は、理論から実用的な製品になるまで10年かかると考えられていましたが、リラティビティスペースは60日以内にプロトタイプを製造できます。ただし、金属3Dプリンターを購入して製造を開始することは容易ではありませんでした。リラティビティスペースは、自社で3Dプリンターを製造し、さらに自社の金属専門家チームによって開発された独自の合金をエンジニアリングする必要がありました。これらの業績は、ロケットの設計における複雑さを考えると、すでに大きなものです。

加積製造は、既存の宇宙産業の生産ラインに関するほぼすべての問題を解決する可能性があります。特殊な工具の必要性を排除し、アイデアから実用的な製品までの時間を短縮し、リラティビティスペースは、他のロケット製造業者よりも短い期間で、実質的に多くの試作をテストおよび製造できます。数百万ドル、時には数十億ドルの貴重な貨物を扱う業界では、これらの技術は確立され、試験され、テストされる必要があります。にもかかわらず、同社はアメリカの民間宇宙企業としては史上最大の受注を獲得し、3Dプリンティングの概念を実証し、投資家が宇宙産業の技術的進歩に投資する用意があることを証明しています。

リラティビティスペース4Gプリンター。

宇宙産業の容量

宇宙旅行の長年の問題は、費用の面で高額であることです。この高いしきい値は、さまざまな国が宇宙計画を立ち上げることを妨げてきました。また、民間部門では宇宙旅行が実現不可能であると考えられていましたが、スペースXやブルー・オリジンによって証明されました。リラティビティスペースは、世界中の国々のニーズに応えるために宇宙産業を混乱させています。衛星やロケット打ち上げの需要が増加するにつれて、宇宙旅行の需要も指数関数的に増加しています。現在、宇宙産業の価値は3500億ドルで、モルガンスタンレーによると、2040年までに1.1兆ドルに成長することが予測されています。

宇宙産業の約50%は衛星打ち上げです。このことを認識して、民間部門は、衛星を低軌道に配布することに重点を置く、より実用的な方法に舵を切っています。これは、1つ以上の方法で有益です。宇宙への貨物需要が増加しており、遠い惑星への大量輸送に適した解決策が必要です。火星のような惑星をテラフォーミングする場合、必要なときに貨物を惑星に輸送することは期待できません。必要なものは、惑星で製造し、創造する能力です。

リラティビティスペースは、テラン1とテランRを通じて、貨物配送のニーズに重点を置いています。テラン1（85％3Dプリンティング）は、2700ポンドのペイロードを持ち、情報収集技術に重点を置いてテストし、2024年にテランRを打ち上げるための準備を進めています。テランR（95％3Dプリンティング）は、44000ポンドのペイロードを持ち、2024年に火星への飛行を目指しています。テラン1は低軌道ミッションに適していますが、テランRは火星への飛行を目指しています。

リラティビティスペース

リラティビティスペースは、420億ドルの評価を獲得し、驚くほど短い期間で130万平方フィート以上の製造スペースを確保しました。同社は、3Dプリンティング技術と一部の合金をめぐって、いくつかの特許を取得しています。同社は、他のロケット製造業者がサプライチェーンや外部製造業者に依存しているのに対し、すべての必要な技術を自社で製造しています。リラティビティスペースは、アメリカ全土に4つの倉庫を展開し、そのうちの1つでこれを行っています。また、ケープカナベラルでのロケット打ち上げサイトへのエントリーライトを獲得し、ヴァンデンバーグ空軍基地にも拠点を置いています。

リラティビティスペースの独自技術により、プラズマアーク放電とレーザーポイント溶接を使用してアルミニウム合金を10インチ/秒の速度で溶接する新しい3Dプリンターを製造することができました。これにより、以前には見られなかった速度でエンドプロダクトを特定のニーズに合わせて調整することが可能になりました。 マシンラーニングにより、多くの場合、ほぼ不可能な部品を生産する、より流暢な設計が可能になりました。

エリスと彼のチームは、予期せぬ技術的な課題を解決しなければなりませんでした。たとえば、金属の歪みについては、チームは、歪みの特性を各合金に合わせて調整するために、機械学習アルゴリズムを使用するのが最良のアプローチであると結論付けました。歪みを考慮して、部品の測定値を調整することで、ロケット全体の長さで2千分の1インチの公差を達成することができました。これは、機械学習が製造に利益をもたらすもう1つの例です。

簡素化が優先順位を上げる

以前のロケット探査では、NASAの決定ごとに冗長性が必須でした。潜在的な故障の場合、各部品には少なくとも1つのバックアップ部品が必要でした。この考え方は、NASAのロケットのエンジニアリングと製造の決定に反映されています。しかし、ロケットの製造を簡素化し、部品を減らすことを目指す場合、冗長性はどうなりますか？

リラティビティスペースの場合、ロケットの簡素化は冗長性に有利です。部品の数の減少は、メンテナンスの容易さと、需要に応じて部品を交換または修理する能力と直接関係しています。3Dプリンティングの進歩と、高品質のプリンターのサイズ要件の減少により、有人飛行の航空機や将来の植民地惑星に3Dプリンターを搭載することが現実的になりました。

これは、テラン1とテランTのロケットから、1つの部品から生産される噴射ノズルや、加熱された表面に直接印刷された拡張室の冷却システムに至るまで、さまざまな点で見られます。これらの過剰な簡素化により、信頼性とコスト効率の高い部品が実現し、プリンターが収まる場所ならどこでも製造可能になります。これにより、手作業による分解と組み立ての必要性が減少するため、メンテナンスとダウンタイムも減少します。