L-Ispazju tar-Relattività qed jifforma mill-ġdid l-Industrija Spazjali?

Matul l-aħħar 62 sena, l-industrija spazjali Amerikana fasslet u żviluppat it-triq tagħha lejn l-ispazju b’rata aktar mgħaġġla milli l-bnedmin qatt setgħu immaġinaw, u laħqet il-qamar tagħna stess sa sistemi solari imbiegħda u lil hinn. Imma x'jiġri jekk ngħidlek li din l-industrija waslet biex tesperjenza bidla fil-paradigma fit-teknoloġiji. Kumpaniji bħal Relativity Space u SpaceX qed imexxu waħda mill-akbar bidliet fit-teknoloġija u l-manifattura li qatt esperjenza l-industrija. F'dan l-artikolu, se nesploraw liema teknoloġiji u avvent Relativity Space qed jutilizza biex jirbaħ dan l-għan.

Min hu Tim Ellis?

Biex nifhmu aħjar lil Tim Ellis irridu nħarsu aktar lura. Bħala żagħżugħ Tim irrikonoxxa l-abbiltà tiegħu li jiffoka iper u jwettaq diversi kompiti permezz tal-ossessjoni tiegħu għal-Lego, tant li Tim għad għandu sebgħu l-kbir mgħawweġ b’mod permanenti fuq idu l-leminija mill-ammont estrem ta’ ħin u sforz li qatta’ jibni l-Lego.

Ellis beda fil- Università ta 'Southern California, fejn ippjana li jiggradwa bħala screenwriter u jistudja bħala parti mill-programm tal-Għażla Tematika tal-USC. Madankollu, waqt l-orjentazzjoni tiegħu għall-ewwel darba, huwa qaleb il-maġġuri tiegħu għall-inġinerija aerospazjali. Il-ko-fundatur u CTO l-ieħor ta' Ellis and Relativity, Ġordan Ħadd, it-tnejn kellhom pożizzjonijiet ta 'tmexxija fil-Lab tal-Propulsjoni Rocket tal-USC. Matul iż-żmien tagħhom fil-Rocket Propulsion Lab, Ellis u Noone għenu biex iniedu l-ewwel rokit iddisinjat u mibni mill-istudenti fl-ispazju. Waqt li kien jattendi l-USC Ellis kellu 3 apprendistati ma 'Blue Origin u kiseb kemm Baċellerat fix-Xjenza kif ukoll Master of Science.

Wara l-gradwazzjoni, Ellis kompla jaħdem full-time mal-Blue Origin għal 5 snin, filwaqt li jiffoka ħafna fuq Stampat 3D teknoloġiji rokit. Aktar tard serva bħala inġinier tal-iżvilupp tal-propulsjoni fuq thrusters RCS tal-kapsuli tal-ekwipaġġ. Aktar tard ikun ikkreditat talli ġab l-istampar 3D internament għall-oriġini blu. 

L-oriġini

Filwaqt li Ellis u Noone qattgħu l-ħin tagħhom jiżviluppaw teknoloġiji tal-manifattura addittivi ddisinjati speċifikament biex jgħinu l-propulsjoni tar-rokits huma għarfu l-gravità ta 'dan l-impatt tat-teknoloġiji fuq l-industrija spazjali u ddeċidew li jsegwu approċċ aktar ambizzjuż għall-manifattura tar-rokits. 

Ellis u Noone kienu se jkomplu jniedu Relativity Space Industries fl-2015. Fil-bidu, fittxew li jiġbru $ 500,000 f'seed money, iżda mingħajr esperjenza reali fil-ġbir ta' fondi għal start-up, Ellis ħareġ fuq riġlejn u iddeċieda li jiksaħ email Mark Cuban, evidentement l-email tiegħu tkun konvinċenti biżżejjed biex tikkonvinċi lil Mark biex jinvesti l-$500,000 kollha. Aktar minn ġimgħa mill-idea mfassla fuq srievet ta’ Starbucks sal-iżgurar tal-finanzjament. Ellis u Noone kienu jibdew ir-rikba selvaġġa li aktar tard kienet issir storja ta’ suċċess waħda mit-tip. 

Ellis u Noone li qed jitħabtu biex ilaħħqu mar-rata tat-tkabbir aktar tard jirrikonoxxu li l-finanzjament minn Mark wasal tant malajr li fil-fatt ma kellhom mkien fejn jiddepożitaw il-fondi. Bil-fondi f'posthom u l-ambizzjoni li jirbħu kwalunkwe kompitu partikolari, huma bdew il-kompitu monumentali li joħolqu rokits kompletament stampati 3D. Sal-lum, Relativity Space ġabar b'suċċess 2.3 biljun dollaru matul 4 rawnds.

Manifattura ta 'addittivi 

L-ispazju tar-relattività issa kien iffaċċjat bil-kompitu monumentali li joħloq rokits stampati 3d bis-sħiħ biex tavvanza aħjar il-produzzjoni ta 'vapuri rokit, tnaqqas l-ispiża u żżid is-sempliċità tad-disinn. Ellis fehem li l-printers 3D kienu t-tweġiba għal dan minħabba l-kapaċità tagħhom li jissimplifikaw u joħolqu affarijiet aktar malajr u orħos minn metodi ta 'għodda preċedenti, u bħala bonus, din it-teknoloġija ġdida kienet aktar ekoloġika u aktar effiċjenti fl-enerġija.

Iż-żmien għall-ittestjar tnaqqas f'xi każijiet b'10x. pereżempju, ġenerazzjonijiet preċedenti ta 'rokits jieħdu 'l fuq minn 10 snin biex imorru mit-teorija għal prodott vijabbli, u l-Ispazju Relatattiv jista' jipproduċi prototipi f'inqas minn 60 jum. Iżda ma kienx sempliċi daqs ix-xiri ta 'printer 3D tal-metall u l-bidu tal-produzzjoni, Relativity Space kellhom jimmanifatturaw l-printers 3D tagħhom stess u anke jagħmlu inġinier internament tal-ligi tagħhom stess derivati ​​mill-ispeċjalista tal-metall tat-tim tagħhom stess. Dawn il-proeza huma enormi waħedhom aħseb u ara l-kumplikazzjonijiet li fadal li jeżistu meta jiġu ddisinjati rokits. 

Il-manifattura addittiva kienet issolvi kważi l-kwistjonijiet eżistenti kollha tal-industrija spazjali bil-linji ta 'produzzjoni, telimina l-ħtieġa għal għodda speċjali, tħaffef il-ħin mill-idea għal prodott vijabbli, u tippermetti li l-ispazju Relatività jittestja u jipproduċi sostanzjalment aktar iterazzjonijiet f'perjodu iqsar. minn kwalunkwe manifattur ieħor tar-rokits. Meta tkun qed titkellem dwar industrija li tittratta l-miljuni u ħafna drabi anke l-biljuni fi merkanzija siewja dawn it-teknoloġiji jeħtieġ li jiġu ppruvati, veri, u ttestjati. Minkejja dawn l-ostakli, il-kumpanija rċeviet l-akbar ammont ta’ ordnijiet minn qabel ta’ kwalunkwe kumpanija spazjali tas-settur privat fl-istorja Amerikana, u ssaħħaħ l-idea tal-istampar 3D u turi li l-investituri huma lesti għall-avvanzi teknoloġiċi fl-industrija spazjali li Ellis u Noone ħasbu. . 

Volum tal-industrija tal-ispazju

Il-kwistjoni li ilha fit-tul bl-ivvjaġġar spazjali kienet l-affordabbiltà, dan il-limitu għoli żamm lil nazzjonijiet iżgħar milli jniedu programmi spazjali. Ġie preżunt ukoll li l-ivvjaġġar spazjali qatt ma jkun vijabbli fis-settur privat sakemm jiġi ppruvat ħażin minn SpaceX u Blue Origin. Relativity Space huwa ġdid li qed ifixkel din l-industrija biex jissodisfa l-bżonnijiet tan-nazzjonijiet madwar id-dinja. Hekk kif id-domanda tagħna għas-satelliti u t-tnedija tar-rokits tiżdied id-domanda għall-ivvjaġġar spazjali tikber b'mod esponenzjali. Bħalissa, l-industrija spazjali hija stmata għal $ 350 biljun dollaru u skond Morgan Stanley huwa mistenni jikber għal $1.1 Triljun sas-sena 2040. 

Kważi 50% tal-industrija spazjali hija tnedijiet tas-satelliti, filwaqt li jirrikonoxxi dan is-settur privat mexxa lilu nnifsu b'mod aktar utilitarju aktar adattat għad-distribuzzjoni tas-satelliti f'orbita baxxa. Dan huwa ta’ benefiċċju f’aktar minn mod wieħed, il-ħtieġa għall-merkanzija fl-ispazju qed tikber u neħtieġu soluzzjonijiet l-aktar adattati għall-ġbid ta’ kwantitajiet kbar fuq distanza twila lejn pjaneti barranin. biex timmanifattura u toħloq fuq il-pjaneta, ma nistgħux nistennew li nibgħatu merkanzija kif meħtieġ għal xahar pjaneta 'l bogħod. 

Relativity Space, b'Terran 1 u Terran R, qed jiffoka ħafna fuq il-ħtiġijiet tad-distribuzzjoni tal-merkanzija. Terran 1 (85 % stampat 3d) se jkollu tagħbija ta’ 2700 lbs, dan se jkun iddedikat ħafna għal teknoloġiji ta’ ġbir ta’ informazzjoni abbord hekk kif jittestjaw u jippreparaw biex iniedu Terran R fl-2024, Terran R (95 % stampat 3d) huwa mistenni li għandhom tagħbija ta '44,000 lbs. Tarran 1 huwa aktar adattat għal missjonijiet ta' orbita baxxa, b'Terran R għandu l-għan li jtir lejn Mars fl-2024. 

Spazju tar-relattività

L-ispazju tar-relattività kiber f'kumpanija li ssaħħaħ a Valutazzjoni ta’ 4.2 biljun dollaru u l-iżgurar ta 'aktar minn 1.3 miljun pied kwadru ta' spazju għall-manifattura f'perjodu notevolment qasir. Il-kumpanija kienet mogħtija diversi privattivi madwar it-teknoloġiji tal-istampar 3d tagħha u anke xi wħud mil-ligi tagħha. Il-kumpanija tista 'tagħmel dan parzjalment minħabba l-manifattura interna sħiħa, fejn manifatturi oħra tar-rokits jiddependu fuq ktajjen tal-provvista u manifatturi esterni. Relativity Space qed jagħmel dan kollu waħdu f'1 mill-4 imħażen tiegħu mifruxa madwar l-Istati Uniti. Mhux biss irnexxielhom iġibu t-teknoloġiji kollha meħtieġa fid-dar huma rnexxielhom ukoll issir ir-raba’ kumpanija fl-istorja ta’ Cape Canaveral biex ikollhom launch pad apposta, għandhom ukoll bażi fil-bażi tal-forza tal-ajru ta 'Vandenberg. 

It-teknoloġiji proprjetarji ta’ Relativity Space ippermettewhom jimmanifatturaw printers 3d ddisinjati ġodda li jutilizzaw l-iskarigu tal-arkata tal-plażma u l-iwweldjar bil-lejżers b’ligi tal-aluminju b’rata ta’ 10″ kull sekonda ta’ wajer tal-iwweldjar iddisinjat kompletament internament. Dan ippermettilhom jirranġaw aħjar il-prodott finali biex jaqdi l-bżonnijiet speċifiċi tagħhom b'veloċitajiet li qatt ma dehru qabel. It-tagħlim bil-magni jottimizza disinn aktar fluwidu, li f'ħafna każijiet jipproduċi partijiet li inkella jkunu kważi impossibbli li jiġu manifatturati.

Ellis u t-tim tiegħu kellhom isolvu diversi sfidi tekniċi mhux previsti bħal warping tal-metall. F'dan il-każ, it-tim ikkonkluda li l-aħjar approċċ kien li jitgħallem l-ispeċifikazzjonijiet eżatti ta 'warping inerenti għal kull liga u juża l-algoritmi tat-tagħlim tal-magni biex jaġġusta aħjar il-programmi tagħhom biex jaqbel mal-liga speċifika li qed tintuża għall-proċess. Dan ippermettahom li jikkalkulaw u jaġġustaw kif xieraq biex jintegraw il-warping tal-parti fil-kejl meta joħolquha. Ellis jiddikjara li fuq it-tul tar-rokit, dan l-algoritmu wassal għal tolleranza fi żmien 2 eluf ta 'pulzier. Dan huwa eżempju ieħor ta 'kif it-tagħlim tal-magni jista' jibbenefika l-manifattura. 

Is-simplifikazzjoni tgħolli l-lista ta' prijoritajiet

Fil-ġenerazzjonijiet preċedenti ta 'esplorazzjoni rokit, is-sensja kienet obbligatorja għal kull deċiżjoni waħda meħuda min-NASA. F'każ ta' falliment potenzjali kull parti teħtieġ li jkollha mill-inqas parti waħda ta' riżerva. Dan il-ħsieb jista 'jidher fid-deċiżjonijiet ta' inġinerija u manifattura matul id-diversi iterazzjonijiet tar-rokits tan-NASA. Imma fejn qegħdin meta l-għan huwa li nnaqqsu l-partijiet u nissimplifikaw il-manifattura tar-rokits? Dan kif se jaffettwa s-sensja?

Fil-każ tal-Ispazju Relattiv, is-simplifikazzjoni tar-rokit hija ta 'benefiċċju għas-sensja. It-tnaqqis fl-għadd tal-partijiet huwa direttament jikkorrelata mal-faċilità tal-manutenzjoni u l-abbiltà li tbiddel jew isewwi l-partijiet fuq talba. Bl-avvanzi fl-istampar 3D u r-rekwiżiti ta 'daqs imnaqqas għal printers ta' kwalità għolja, issa huwa fattibbli li jkun hemm printers 3D abbord inġenji tal-ajru f'titjiriet b'ekwipaġġ u potenzjalment ikunu stazzjonati fuq pjaneti kolonizzati.

Dan jista 'jidher matul ir-rokits Terran 1 u Terran T, miż-żennuni tal-injezzjoni tagħhom prodotti minn parti individwali 1 għas-sistemi tat-tkessiħ tal-kmamar tal-espansjoni li jiġu stampati direttament fl-uċuħ imsaħħna. Dawn is-simplifikazzjonijiet iżżejjed irriżultaw f'partijiet aktar affidabbli u kost-effettivi li jistgħu jsiru b'mod fattibbli kważi kullimkien jistgħu jirnexxilhom jaqblu mal-istampatur. Dan se jippermetti wkoll għal manutenzjoni mnaqqsa u perijodi ta 'waqfien minħabba n-nuqqas ta' rekwiżiti hands-on biex tiżżarma u terġa 'tiġbor il-parti.