Ar reliatyvumo erdvė iš naujo formuoja kosmoso pramonę?

Per pastaruosius 62 metus Amerikos kosmoso pramonė suprojektavo ir išplėtė kelią į kosmosą greičiau, nei žmonės kada nors galėjo įsivaizduoti, siekdami mūsų pačių mėnulio iki tolimų saulės sistemų ir už jos ribų. Bet kas būtų, jei sakyčiau, kad ši pramonė netrukus patirs technologijų paradigmos pokytį. Tokios įmonės kaip „Relativity Space“ ir „SpaceX“ vadovauja vienam didžiausių technologijų ir gamybos poslinkių, kuriuos pramonė kada nors gali patirti. Šiame straipsnyje mes išnagrinėsime, kokias technologijas ir naujoves naudoja Reliatyvumo erdvė, kad pasiektų šį tikslą.

Kas yra Timas Ellisas?

Norėdami geriau suprasti Timą Elisą, turime pažvelgti atgal. Būdamas jaunas Timas sugebėjo sutelkti dėmesį ir atlikti daugybę užduočių per savo apsėstą „Lego“, todėl Timas vis dar turi nuolat sulenktą dešinės rankos nykštį dėl nepaprastai daug laiko ir pastangų, praleistų kurdamas „Lego“.

Ellis pradėjo nuo University of Southern California, kur planavo baigti scenaristo studijas ir studijuoti pagal USC teminio pasirinkimo programą. Tačiau per pirmakursio orientaciją jis iškeitė specialybę į aviacijos ir kosmoso inžineriją. Kitas Ellis and Relativity įkūrėjas ir CTO, Jordanas Niekas, abu užėmė vadovaujančias pareigas USC raketų varymo laboratorijoje. Per savo laiką raketų varymo laboratorijoje Ellis ir Noone padėjo į kosmosą paleisti pirmąją studentų sukurtą ir pagamintą raketą. Lankydamas USC Ellis atliko 3 stažuotes su Blue Origin ir įgijo mokslų bakalauro ir magistro laipsnius.

Baigęs mokslus Ellisas 5 metus toliau dirbo visą darbo dieną su Blue Origin, daug dėmesio skirdamas 3D spausdinta raketų technologijos. Vėliau jis dirbo varomosios jėgos plėtros inžinieriumi įgulos kapsuliniuose RCS varikliuose. Vėliau jam bus suteiktas kreditas už tai, kad 3D spausdinimas namuose buvo pritaikytas mėlynai. 

Kilmė

Nors Ellis ir Noone praleido laiką kurdami priedų gamybos technologijas, specialiai sukurtas padėti raketų varymui, jie pripažino šios technologijos poveikio kosmoso pramonei rimtumą ir nusprendė laikytis ambicingesnio požiūrio į raketų gamybą. 

Ellis ir Noone 2015 m. pradės įkurti Relativity Space Industries. Iš pradžių jie siekė surinkti 500,000 XNUMX USD pradinių pinigų, bet neturėdami realios patirties kaupiant lėšas pradedančiajai įmonei, Ellisas nuėjo į priekį ir nusprendė šaltai parašyti Markui Kubanui el, akivaizdu, kad jo el. laiškas būtų pakankamai įtikinamas, kad įtikintų Marką investuoti visus 500,000 XNUMX USD. Daugiau nei savaitė nuo idėjos, nubraižytos ant Starbucks servetėlės, iki finansavimo užtikrinimo. Ellis ir Noone pradės laukinį pasivažinėjimą, kuris vėliau taps savotiška sėkmės istorija. 

Ellis ir Noone, stengdamiesi neatsilikti nuo augimo tempo, vėliau pripažino, kad Markas gavo finansavimą taip greitai, kad iš tikrųjų neturėjo kur įdėti lėšų. Turėdami lėšų ir siekdami įveikti bet kurią užduotį, jie pradėjo didžiulę užduotį sukurti visiškai 3D spausdintas raketas. Iki šiol Reliatyvumo erdvė per 2.3 raundus sėkmingai surinko 4 milijardo dolerių.

Priedų gamyba 

Reliatyvumo erdvė dabar susidūrė su monumentalia užduotimi sukurti visiškai 3D spausdintas raketas, kad būtų galima geriau gaminti raketinius laivus, sumažinti išlaidas ir padidinti dizaino paprastumą. Ellis suprato, kad 3D spausdintuvai buvo atsakymas į šį klausimą dėl jų gebėjimo supaprastinti ir kurti dalykus greičiau ir pigiau nei ankstesni įrankių metodai, o kaip premija, ši nauja technologija buvo ekologiškesnė ir efektyvesnė energiją.

Bandymo laikas kai kuriais atvejais sutrumpėjo 10 kartų. Pavyzdžiui, ankstesnių kartų raketoms prireiktų daugiau nei 10 metų, kad nuo teorijos taptų perspektyvus produktas, o Reliatyvumo erdvė gali pagaminti prototipus per mažiau nei 60 dienų. Tačiau tai nebuvo taip paprasta, kaip įsigyti metalinį 3D spausdintuvą ir pradėti gamybą, „Relativity Space“ turėjo pasigaminti savo 3D spausdintuvus ir netgi sukurti savo lydinius, gautus iš jų komandos metalo specialisto. Šie žygdarbiai yra didžiuliai, jau nekalbant apie likusias komplikacijas, kylančias kuriant raketas. 

Priedo gamyba padėjo išspręsti beveik visas esamas kosmoso pramonės problemas, susijusias su gamybos linijomis, pašalina specialių įrankių poreikį, pagreitina laiką nuo idėjos iki perspektyvaus produkto ir leidžia Reliatyvumo erdvėje išbandyti ir pagaminti daug daugiau iteracijų per trumpesnį laikotarpį. nei bet kuris kitas raketų gamintojas. Kai kalbate apie pramonę, kuri prekiauja milijonais ir dažnai net milijardais vertingų krovinių, šias technologijas reikia išbandyti, tiesa ir išbandyti. Nepaisant šių kliūčių, bendrovė gavo daugiausiai išankstinių užsakymų iš bet kurios privataus sektoriaus kosmoso kompanijos per Amerikos istoriją, sustiprindama 3D spausdinimo idėją ir įrodydama, kad investuotojai yra pasirengę kosmoso pramonės technologijų pažangai, kurią numatė Ellis ir Noone. . 

Kosmoso pramonės apimtis

Ilgą laiką kylanti kosminių kelionių problema buvo įperkamumas, ši aukšta riba neleido mažesnėms valstybėms pradėti kosminių programų. Taip pat buvo manoma, kad kelionės į kosmosą niekada nebus perspektyvios privačiame sektoriuje, kol „SpaceX“ ir „Blue Origin“ neįrodys, kad tai neteisinga. Reliatyvumo erdvė yra naujokė, kuri trikdo šią pramonę, kad patenkintų viso pasaulio tautų poreikius. Didėjant palydovų ir raketų paleidimo poreikiui, kosminių kelionių paklausa auga eksponentiškai. Šiuo metu kosmoso pramonė vertinama 350 milijardų dolerių ir pagal Morgan Stanley tikimasi, kad jis išaugs iki 1.1 trilijono USD iki 2040 metų. 

Beveik 50 % kosmoso pramonės sudaro palydovų paleidimas, tai pripažįstant, kad privatus sektorius valdo save utilitariškiau, geriau pritaikydamas palydovų paskirstymui žemoje orbitoje. Tai naudinga daugiau nei vienu būdu – krovinių poreikis kosmose auga ir mums reikia sprendimų, geriausiai tinkančių dideliems kiekiams gabenti dideliu atstumu į svetimas planetas. Gaminti ir kurti planetoje, negalime tikėtis, kad krovinius gabensime į planetą už mėnesio. 

„Relativity Space“ su „Terran 1“ ir „Terran R“ daug dėmesio skiria krovinių paskirstymo poreikiams. „Terran 1“ (85 % atspausdinta 3d formatu) turės 2700 2024 svarų, o tai bus skirta informacijos rinkimo technologijoms, kurios bus bandomos ir ruošiamos paleisti Terran R 95 m. kurių naudingoji apkrova yra 3 44,000 svarų. „Tarran 1“ labiau tinka žemos orbitos misijoms, o „Terran R“ turi tikslą nuskristi į Marsą 2024 m. 

Reliatyvumo erdvė

Reliatyvumo erdvė išaugo į įmonę, stiprinančią a Vertinimas 4.2 milijardo dolerių ir užsitikrinti daugiau nei 1.3 milijono kvadratinių pėdų gamybos plotą per nepaprastai trumpą laikotarpį. Įmonė buvo suteikė keletą patentų 3D spausdinimo technologijas ir net kai kuriuos jo lydinius. Bendrovė gali tai padaryti iš dalies dėl visos vidaus gamybos, kai kiti raketų gamintojai remiasi tiekimo grandinėmis ir išorės gamintojais. „Relativity Space“ visa tai daro viena viename iš 1 savo sandėlių, esančių visoje JAV. Jie ne tik sugebėjo įdiegti visas reikalingas technologijas į namus tapo ketvirtąja įmone Kanaveralo kyšulio istorijoje turėti specialią paleidimo aikštelę, jie taip pat turi bazę Vandenbergo oro pajėgų bazėje. 

Reliatyvumo erdvės patentuotos technologijos leido jiems gaminti naujai suprojektuotus 3D spausdintuvus, kuriuose naudojamas plazminis lankinis išlydis ir lazeriai, suvirinami aliuminio lydiniais 10 colių per sekundę greičiu suvirinimo vielos, visiškai suprojektuotos įmonės viduje. Tai leido jiems geriau suderinti galutinį produktą taip, kad jis atitiktų jų konkrečius poreikius ir dar niekada nematytu greičiu. Mašininis mokymasis optimizuoja sklandesnis dizainas, daugeliu atvejų gaminant dalis, kurių kitu atveju būtų beveik neįmanoma pagaminti.

Ellis ir jo komanda turėjo išspręsti keletą nenumatytų techninių iššūkių, tokių kaip metalo deformacija. Šiuo atveju komanda padarė išvadą, kad geriausias būdas buvo sužinoti tikslias kiekvienam lydiniui būdingas deformacijos specifikacijas ir panaudoti mašininio mokymosi algoritmus, kad būtų geriau pritaikytos programos, kad jos atitiktų konkretų procese naudojamą lydinį. Tai leido jiems atitinkamai apskaičiuoti ir pakoreguoti, kad detalės deformacija būtų integruota į matavimus ją kuriant. Ellis teigia, kad per visą raketos ilgį šis algoritmas lėmė 2 tūkstantąsias colio paklaidas. Tai dar vienas pavyzdys, kaip mašininis mokymasis yra naudingas gamybai. 

Supaprastinimas sparčiai didina prioritetų sąrašą

Ankstesnėse raketų tyrinėjimų kartose atleidimas buvo privalomas kiekvienam NASA sprendimui. Potencialaus gedimo atveju kiekviena dalis turi turėti bent vieną atsarginę dalį. Šis mąstymas gali būti matomas atliekant inžinerinius ir gamybos sprendimus per keletą NASA raketų iteracijų. Bet kur mes esame, kai tikslas yra sumažinti dalių skaičių ir supaprastinti raketų gamybą? Kaip tai paveiks atleidimą?

Santykinės erdvės atveju raketos supaprastinimas yra naudingas atleidimui. Sumažėjęs dalių skaičius yra tiesiogiai susijęs su techninės priežiūros paprastumu ir galimybe keisti arba taisyti dalis pagal poreikį. Tobulėjant 3D spausdinimui ir sumažėjus dydžių reikalavimams aukštos kokybės spausdintuvams, dabar įmanoma turėti 3D spausdintuvus pilotuojamų skrydžių lėktuvuose ir gali būti dislokuoti kolonizuotose planetose.

Tai matyti visose Terran 1 ir Terran T raketose – nuo ​​jų įpurškimo purkštukų, pagamintų iš 1 atskiros dalies, iki išsiplėtimo kamerų aušinimo sistemų, spausdinamų tiesiai į šildomus paviršius. Dėl šių per daug supaprastintų dalių atsirado patikimesnių ir ekonomiškesnių dalių, kurias galima pagaminti beveik bet kur, kur galima pritaikyti spausdintuvą. Tai taip pat leis sumažinti techninės priežiūros ir prastovų laiką, nes trūksta praktinių reikalavimų išardyti ir surinkti dalį.