ფარდობითობის სივრცე ხელახლა აყალიბებს კოსმოსურ ინდუსტრიას?

გასული 62 წლის განმავლობაში, ამერიკულმა კოსმოსურმა ინდუსტრიამ შეიმუშავა და განავითარა გზა კოსმოსში უფრო სწრაფად, ვიდრე წარმოიდგენდა ადამიანებს, მიაღწია ჩვენს მთვარეს შორეულ მზის სისტემებამდე და მის ფარგლებს გარეთ. მაგრამ რა მოხდება, თუ გეტყვით, რომ ეს ინდუსტრია განიცდის პარადიგმის ცვლას ტექნოლოგიებში. კომპანიები, როგორიცაა Relativity Space და SpaceX, უძღვებიან ერთ-ერთ უდიდეს ცვლილებას ტექნოლოგიასა და წარმოების ინდუსტრიაში, რომელსაც ოდესმე განიცდის. ამ სტატიაში ჩვენ განვიხილავთ რა ტექნოლოგიებსა და მიღწევებს იყენებს ფარდობითობის სივრცე ამ მიზნის მისაღწევად.

ვინ არის ტიმ ელისი?

ტიმ ელისის უკეთ გასაგებად, უფრო უკან უნდა გავიხედოთ. ახალგაზრდობაში ტიმმა აღიარა მისი ჰიპერ-ფოკუსირებისა და მრავალი დავალების უნარი ლეგოსადმი გატაცებით, იმდენად, რომ ტიმს ჯერ კიდევ აქვს მუდმივად მოხრილი ცერა თითი მარჯვენა ხელზე ლეგოს მშენებლობაში დახარჯული დროისა და ძალისხმევის გამო.

ელისმა დაიწყო უნივერსიტეტის სამხრეთი კალიფორნია, სადაც გეგმავდა სცენარისტის დამთავრებას და USC-ის Thematic Option პროგრამის ფარგლებში სწავლას. თუმცა, პირველკურსელზე ორიენტაციის დროს მან გადაიყვანა თავისი სპეციალობა კოსმოსურ ინჟინერიაზე. Ellis and Relativity-ის სხვა თანადამფუძნებელი და CTO, ჯორდან ნოუნიორივეს ეკავა ლიდერის თანამდებობები USC-ის სარაკეტო ძრავის ლაბორატორიაში. Rocket Propulsion Lab-ში ყოფნის დროს ელისი და ნუნი დაეხმარნენ სტუდენტების მიერ შემუშავებული და აშენებული პირველი რაკეტის კოსმოსში გაშვებას. USC-ში სწავლის დროს ელისმა გაიარა 3 სტაჟირება Blue Origin-თან და მიიღო მეცნიერების ბაკალავრის და მეცნიერების მაგისტრის ხარისხი.

სკოლის დამთავრების შემდეგ ელისმა განაგრძო სრულ განაკვეთზე მუშაობა Blue Origin-თან 5 წლის განმავლობაში, დიდი ყურადღება გაამახვილა 3D დაბეჭდილი სარაკეტო ტექნოლოგიები. მოგვიანებით ის მსახურობდა ძრავის განვითარების ინჟინრად ეკიპაჟის კაფსულის RCS thrusters-ზე. მოგვიანებით მას მიენიჭა 3D ბეჭდვის შიდა წარმოშობის ლურჯი წარმოშობის დამსახურება. 

წარმოშობა

მიუხედავად იმისა, რომ ელისმა და ნოუნმა დრო გაატარეს დანამატების წარმოების ტექნოლოგიების შემუშავებაზე, რომლებიც სპეციალურად შემუშავებული იყო რაკეტების ძრავის დასახმარებლად, მათ გააცნობიერეს ამ ტექნოლოგიების გავლენა კოსმოსურ ინდუსტრიაზე და გადაწყვიტეს გაეტარებინათ უფრო ამბიციური მიდგომა რაკეტების წარმოებაში. 

ელისი და ნუნი განაგრძობდნენ რელატიურობის კოსმოსური ინდუსტრიის გაშვებას 2015 წელს. თავდაპირველად, ისინი ცდილობდნენ 500,000 აშშ დოლარის მოპოვებას სათესლე ფულის სახით, მაგრამ სტარტაპისთვის სახსრების შეგროვების რეალური გამოცდილების გარეშე, ელისი აგრძელებდა მუშაობას. გადაწყვიტა ცივი ელ.წერილი მარკ კუბანსცხადია, მისი ელფოსტა საკმარისად დამაჯერებელი იქნებოდა მარკის დასარწმუნებლად, რომ ჩაედო სრული 500,000 დოლარი. Starbucks-ის ხელსახოციზე დახატული იდეიდან დაფინანსების უზრუნველყოფამდე ერთ კვირაზე მეტია. ელისი და ნუნი დაიწყებდნენ ველურ მოგზაურობას, რომელიც მოგვიანებით გახდება ერთ-ერთი წარმატებული ისტორია. 

ელისი და ნუნი, რომლებიც ცდილობენ დაეცვათ ზრდის ტემპი, მოგვიანებით აღიარებდნენ, რომ მარკისგან დაფინანსება იმდენად სწრაფად მოვიდა, რომ მათ რეალურად არსად ჰქონდათ სახსრების შესანახი. არსებული სახსრებით და ნებისმიერი ამოცანის დაპყრობის ამბიციით, მათ დაიწყეს მონუმენტური ამოცანა სრულად 3D დაბეჭდილი რაკეტების შესაქმნელად. დღემდე, Relativity Space-მა წარმატებით შეაგროვა 2.3 მილიარდი დოლარი 4 რაუნდის განმავლობაში.

დანამატის წარმოება 

ფარდობითობის სივრცე ახლა მონუმენტური ამოცანის წინაშე დგას, შეექმნა სრულად 3D ბეჭდური რაკეტები სარაკეტო გემების წარმოების უკეთესად წინსვლის, ღირებულების შემცირებისა და დიზაინის სიმარტივის გაზრდის მიზნით. ელისმა გააცნობიერა, რომ 3D პრინტერები იყო პასუხი ამ საკითხზე, იმის გამო, რომ მათ შეუძლიათ გაამარტივონ და შექმნან ნივთები უფრო სწრაფად და იაფად, ვიდრე წინა ხელსაწყოების მეთოდები, და როგორც ბონუსი, ეს ახალი ტექნოლოგია უფრო მწვანე და ენერგოეფექტური იყო.

ტესტირების დრო შემცირდა ზოგიერთ შემთხვევაში 10-ჯერ. მაგალითად, რაკეტების წინა თაობებს 10 წელზე მეტი დასჭირდებოდათ თეორიიდან სიცოცხლისუნარიან პროდუქტზე გადასვლას, ხოლო Relativity Space-ს შეუძლია პროტოტიპების წარმოება 60 დღეზე ნაკლებ დროში. მაგრამ ეს არ იყო ისეთი მარტივი, როგორც ლითონის 3D პრინტერის შეძენა და წარმოების დაწყება, Relativity Space-ს მოუწია საკუთარი 3D პრინტერების დამზადება და საკუთარი გუნდის ლითონის სპეციალისტებისგან მიღებული საკუთარი შენადნობების ინჟინერიაც კი. ეს მიღწევები თავისთავად მასიურია, რომ აღარაფერი ვთქვათ დანარჩენ გართულებებზე, რომლებიც არსებობს რაკეტების დიზაინის დროს. 

დანამატის წარმოება იდგა საწარმოო ხაზებით კოსმოსური ინდუსტრიის თითქმის ყველა არსებული პრობლემის გადასაჭრელად, ის გამორიცხავს სპეციალური ხელსაწყოების საჭიროებას, აჩქარებს დროს იდეიდან სიცოცხლისუნარიან პროდუქტამდე და საშუალებას აძლევს ფარდობითობის სივრცეს გამოსცადოს და წარმოქმნას არსებითად მეტი გამეორება მოკლე პერიოდში. ვიდრე ნებისმიერი სხვა რაკეტის მწარმოებელი. როდესაც თქვენ საუბრობთ ინდუსტრიაზე, რომელიც ახორციელებს მილიონობით და ხშირად მილიარდობით ძვირფას ტვირთს, ეს ტექნოლოგიები უნდა იყოს გამოცდილი, ჭეშმარიტი და გამოცდილი. მიუხედავად ამ დაბრკოლებებისა, კომპანიამ მიიღო ყველაზე დიდი რაოდენობით წინასწარი შეკვეთები ნებისმიერი კერძო სექტორის კოსმოსური კომპანიისგან ამერიკის ისტორიაში, რაც აძლიერებს 3D ბეჭდვის იდეას და ამტკიცებს, რომ ინვესტორები მზად არიან კოსმოსურ ინდუსტრიაში ტექნოლოგიური წინსვლისთვის, რასაც ელისი და ნუნი წარმოიდგენდნენ. . 

კოსმოსური ინდუსტრიის მოცულობა

კოსმოსში მოგზაურობის დიდი ხნის პრობლემა იყო ხელმისაწვდომობა, ამ მაღალმა ზღურბლმა ხელი შეუშალა მცირე ქვეყნებს კოსმოსური პროგრამების გაშვებაში. ასევე ვარაუდობდნენ, რომ კოსმოსური მოგზაურობა არასოდეს იქნებოდა სიცოცხლისუნარიანი კერძო სექტორში, სანამ არ დადასტურდებოდა არასწორი SpaceX-ისა და Blue Origin-ის მიერ. Relativity Space არის ახალბედა, რომელიც არღვევს ამ ინდუსტრიას, რათა დააკმაყოფილოს ერების საჭიროებები მთელ მსოფლიოში. თანამგზავრებზე და რაკეტების გაშვებაზე ჩვენი მოთხოვნა იზრდება, კოსმოსურ მოგზაურობაზე მოთხოვნა ექსპონენტურად იზრდება. ამჟამად კოსმოსური ინდუსტრია 350 მილიარდ დოლარად არის შეფასებული და Morgan Stanley-ის თანახმად, მოსალოდნელია 1.1 ტრილიონ დოლარამდე გაზრდა 2040 წლისთვის. 

კოსმოსური ინდუსტრიის თითქმის 50% არის თანამგზავრების გაშვება, იმის გაგებით, რომ კერძო სექტორი უფრო უტილიტარული გზით მართავდა თავს დაბალ ორბიტაზე თანამგზავრების განაწილებისთვის. ეს სასარგებლოა ერთზე მეტი თვალსაზრისით, კოსმოსში ტვირთის მოთხოვნილება იზრდება და ჩვენ გვჭირდება გადაწყვეტილებები, რომლებიც საუკეთესოდ შეეფერება დიდი რაოდენობით უცხო პლანეტებზე შორ მანძილზე გადასაზიდად, თუ გვსურს მარსის მსგავსი პლანეტის ტერაფორმირება, ჩვენ უნდა გვქონდეს უნარი. პლანეტაზე წარმოებისა და შესაქმნელად, ჩვენ არ უნდა ველოდოთ ტვირთის გაგზავნას, როგორც საჭიროა პლანეტაზე ერთი თვის მანძილზე. 

Relativity Space, Terran 1-ით და Terran R-ით, დიდ ყურადღებას ამახვილებს ტვირთის განაწილების საჭიროებებზე. Terran 1-ს (85% 3D დაბეჭდილი) ექნება 2700 lbs ტვირთამწეობა, რომელიც დიდწილად მიეძღვნება ბორტზე ინფორმაციის შეგროვების ტექნოლოგიებს, რადგან ისინი ტესტირებენ და ემზადებიან Terran R-ის გასაშვებად 2024 წელს, Terran R (95% 3D დაბეჭდილი) მოსალოდნელია. აქვს ტვირთამწეობა 44,000 ფუნტი. Taran 1 უფრო შესაფერისია დაბალი ორბიტის მისიებისთვის, Terran R-ს აქვს მიზანი მარსზე ფრენა 2024 წელს. 

ფარდობითობის სივრცე

ფარდობითობის სივრცე გადაიზარდა კომპანიად, რომელიც აძლიერებს ა 4.2 მილიარდი დოლარის ღირებულება და საოცრად მოკლე პერიოდში 1.3 მილიონ კვადრატულ ფუტზე მეტი საწარმოო სივრცის უზრუნველყოფა. კომპანია ყოფილა მიანიჭა რამდენიმე პატენტი გარშემორტყმული მისი 3D ბეჭდვის ტექნოლოგიები და ზოგიერთი შენადნობებიც კი. კომპანიას შეუძლია ამის გაკეთება ნაწილობრივ სრული შიდა წარმოების გამო, სადაც რაკეტების სხვა მწარმოებლები ეყრდნობიან მიწოდების ქსელებს და გარე მწარმოებლებს. Relativity Space ამას დამოუკიდებლად აკეთებს თავისი 1 საწყობიდან 4-ში, რომლებიც გავრცელებულია შეერთებულ შტატებში. მათ არა მხოლოდ შეძლეს ყველა საჭირო ტექნოლოგიის სახლში შემოტანა, არამედ მოახერხეს გახდა მეოთხე კომპანია კანავერალის კონცხის ისტორიაში რომ ჰქონდეთ სპეციალური გამშვები მოედანი, მათ ასევე აქვთ ბაზა ვანდენბერგის საჰაერო ძალების ბაზაზე. 

Relativity Space-ის დასაკუთრებულმა ტექნოლოგიებმა მათ საშუალება მისცა დაემზადებინათ ახლად შექმნილი 3D პრინტერები პლაზმური თაღოვანი გამონადენის და ლაზერული შედუღების გამოყენებით ალუმინის შენადნობებით 10 ინჩი/წამში შედუღების მავთულის სრულად დაპროექტებით. ამან მათ საშუალება მისცა უკეთ მოერგებინათ საბოლოო პროდუქტი, რათა მოერგოს მათ სპეციფიკურ საჭიროებებს აქამდე ნანახი სიჩქარით. მანქანათმცოდნეობა ოპტიმიზებულია უფრო თხევადი დიზაინი, ხშირ შემთხვევაში აწარმოებს ნაწილებს, რომელთა წარმოება სხვაგვარად თითქმის შეუძლებელი იქნებოდა.

ელისს და მის გუნდს მოუწიათ რამდენიმე გაუთვალისწინებელი ტექნიკური გამოწვევის გადაჭრა, როგორიცაა ლითონის დეფორმაცია. ამ შემთხვევაში, გუნდმა დაასკვნა, რომ საუკეთესო მიდგომა იყო თითოეული შენადნობისთვის დამახასიათებელი დამახინჯების ზუსტი სპეციფიკაციების შესწავლა და მანქანური სწავლების ალგორითმების გამოყენება, რათა უკეთ მოერგებინათ მათი პროგრამები კონკრეტული შენადნობისთვის, რომელიც გამოიყენება პროცესისთვის. ამან მათ საშუალება მისცა გამოთვალონ და დაარეგულირონ, რომ ნაწილის დეფორმაცია გაზომვებში ინტეგრირდეს მისი შექმნისას. ელისი აცხადებს, რომ რაკეტის სიგრძეზე ამ ალგორითმმა გამოიწვია ტოლერანტობა ინჩის 2 მეათასედში. ეს არის კიდევ ერთი მაგალითი იმისა, თუ როგორ სარგებლობს მანქანათმცოდნეობა წარმოებაში. 

გამარტივება აძლიერებს პრიორიტეტების სიას

რაკეტების ძიების წინა თაობებში ჭარბი რაოდენობა სავალდებულო იყო NASA-ს მიერ მიღებული თითოეული გადაწყვეტილების მისაღებად. პოტენციური მარცხის შემთხვევაში, თითოეულ ნაწილს უნდა ჰქონდეს მინიმუმ ერთი სარეზერვო ნაწილი. ეს აზროვნება ჩანს საინჟინრო და წარმოების გადაწყვეტილებებში NASA-ს რაკეტების რამდენიმე გამეორებაში. მაგრამ სად ვდგავართ, როცა მიზანი ნაწილების შემცირება და რაკეტების წარმოების გამარტივებაა? როგორ იმოქმედებს ეს ზედმეტობაზე?

Relative Space-ის შემთხვევაში, რაკეტის გამარტივება სასარგებლოა ჭარბი რაოდენობით. ნაწილების რაოდენობის შემცირება პირდაპირ კავშირშია მოვლის სიმარტივესთან და ნაწილების მოთხოვნისამებრ შეცვლის ან შეკეთების შესაძლებლობასთან. 3D ბეჭდვის წინსვლისა და მაღალი ხარისხის პრინტერების ზომის შემცირებული მოთხოვნების გამო, ახლა უკვე შესაძლებელია 3D პრინტერების არსებობა თვითმფრინავებში პილოტირებულ ფრენებში და პოტენციურად განლაგებული კოლონიზებულ პლანეტებზე.

ეს ჩანს Terran 1 და Terran T რაკეტებში, მათი ინექციის საქშენებიდან, რომლებიც წარმოიქმნება 1 ცალკეული ნაწილიდან და დამთავრებული გაფართოების კამერების გაგრილების სისტემებით, რომლებიც იბეჭდება პირდაპირ გაცხელებულ ზედაპირებზე. ამ ზედმეტმა გამარტივებამ გამოიწვია უფრო საიმედო და ეკონომიური ნაწილები, რომელთა დამზადება შესაძლებელია თითქმის ყველგან, სადაც ისინი მოახერხებენ პრინტერზე მორგებას. ეს ასევე საშუალებას მისცემს შემცირდეს ტექნიკური მომსახურება და შეფერხება ნაწილის დაშლისა და აწყობის პრაქტიკული მოთხოვნების არარსებობის გამო.