Er Relativity Space i ferd med å endre romindustrien?

I løpet av de siste 62 årene har den amerikanske romindustrien utviklet og konstruert sin vei ut i verdensrommet i en hastighet raskere enn mennesker noen gang kunne ha forestilt seg, fra å nå vår egen måne til fjerne solsystemer og utenfor. Men hva hvis jeg fortalte deg at denne industrien er på vei til å oppleve en paradigmeskifte i teknologi. Selskaper som Relativity Space og SpaceX (SPCX ) er i ferd med å lede en av de største skiftene i teknologi og produksjon industrien noen gang har opplevd. I denne artikkelen vil vi utforske hvilke teknologier og nyvinninger Relativity Space bruker for å nå dette målet.

Hvem er Tim Ellis?

For å bedre forstå Tim Ellis må vi se lengre tilbake. Som en ung mann erkjente Tim sin evne til å hyper-fokusere og multi-taske gjennom sin besettelse av Lego, så mye at Tim fortsatt har en permanent bøyd tommel på sin høyre hånd fra den ekstreme mengden tid og innsats brukt på å bygge Lego.

Ellis begynte ved University of Southern California, der han planla å avslutte som manusforfatter og studere som en del av USC’s Thematic Option-program. Imidlertid, under hans freshman-orientering, skiftet han sin hovedfag til romfartsteknologi. Ellis og Relativitys andre medgrunnlegger og teknisk direktør, Jordan Noone, begge holdt ledelsesstillinger ved USC’s Rocket Propulsion Lab. Under deres tid i Rocket Propulsion Lab, hjalp Ellis og Noone med å lansere den første student-designet og bygde rakett inn i rommet. Mens han gikk ved USC hadde han 3 sommerpraktikker med Blue Origin og fikk både en bachelorgrad i vitenskap og en mastergrad i vitenskap.

Etter avsluttede studier fortsatte Ellis å jobbe fulltids med Blue Origin i 5 år, med fokus på 3D-utskrevne rakett-teknologier. Senere tjenestegjorde han som en utviklingsingeniør for crew-kapsel RCS-trykk. Han ville senere bli kreditert for å ha bragt 3D-utskriving inn i Blue Origin.

Opphavet

Mens Ellis og Noone tilbrakte sin tid med å utvikle additiv produksjonsteknologi spesifikt designet for å hjelpe rakett-propulsjon, erkjente de vekten av denne teknologiens innvirkning på romindustrien og bestemte seg for å følge en mer ambisiøs tilnærming til rakettproduksjon.

Ellis og Noone ville gå videre og lansere Relativity Space Industries i 2015. Opprinnelig søkte de å samle inn 500 000 dollar i startkapital, men uten noen virkelig erfaring med å samle inn midler for et startup, bestemte Ellis seg for å sende en kald e-post til Mark Cuban, og hans e-post ville være tilstrekkelig overbevisende til å overtale Mark til å investere hele 500 000 dollar. Over en uke fra ideen skissert på en Starbucks-lapp til å sikre finansiering. Ellis og Noone ville begynne den ville reisen som senere ville bli en enestående suksesshistorie.

Ellis og Noone, som kjempet for å holde pace med vekstraten, ville senere innrømme at finansieringen fra Mark kom så raskt at de faktisk ikke hadde noen sted å deponere midlene. Med midlene på plass og ambisjonen til å overvinne enhver gitt oppgave, begynte de den monumentale oppgaven med å skape fullstendig 3D-utskrevne raketter. Per i dag har Relativity Space samlet inn 2,3 milliarder dollar gjennom 4 runder.

Additiv produksjon

Relativity Space sto nå overfor den monumentale oppgaven å skape fullstendig 3D-utskrevne raketter for å bedre fremme produksjonen av romfartøy, redusere kostnadene og øke enkelheten i design. Ellis forsto at 3D-utskrivere var svaret på dette på grunn av deres evne til å forenkle og skape ting raskere og billigere enn tidligere verktøy-metoder, og som en bonus, var denne nye teknologien grønnere og mer energivennlig.

Tiden til testing ble redusert i noen tilfeller med 10 ganger. For eksempel, tidligere generasjoner av raketter ville ta opp til 10 år å gå fra teori til et brukbart produkt, og Relativity Space kan produsere prototyper på mindre enn 60 dager. Men det var ikke så enkelt som å kjøpe en metall-3D-utskriver og begynne produksjon, Relativity Space måtte produsere sine egne 3D-utskrivere og til og med utvikle sine egne legeringer i hus, basert på deres eget metall-spesialist. Disse bragdene er massive på egen hånd, la alene de gjenværende komplikasjonene som finnes når man designer raketter.

Additiv produksjon sto til å løse nesten alle eksisterende romindustri-problemer med produksjonslinjer, det eliminerer behovet for spesialverktøy, akselererer tiden fra ide til brukbart produkt, og lar Relativity Space teste og produsere betydelig flere iterasjoner på en kortere periode enn noen annen rakettprodusent. Når du snakker om en industri som handler med millioner og ofte til og med milliarder i verdifull last, må disse teknologiene være prøvd, sanne og testet. Til tross for disse hindringene, har selskapet mottatt den største mengden forhåndsbestillinger av noen privat sektor romselskap i amerikansk historie, og styrker ideen om 3D-utskriving og viser at investorer er klare for de teknologiske fremgangene i romindustrien som Ellis og Noone forestilte seg.

Relativity Space 4g-utskriver.

Romindustri-volum

Det langvarige problemet med romreiser har vært prisgunstighet, dette høye terskelen har forhindret mindre nasjoner fra å lansere romprogrammer. Det ble antatt at romreiser aldri ville være levedyktig i den private sektoren før det ble bevist feil av SpaceX og Blue Origin. Relativity Space er en nykommer som forstyrer denne industrien for å møte behovene til nasjoner over hele verden. Ettersom vår etterspørsel etter satellitter og rakett-lanseringer øker, øker etterspørselen etter romreiser eksponentielt. For øyeblikket er romindustrien verdsatt til 350 milliarder dollar og ifølge Morgan Stanley forventes å vokse til 1,1 billioner (MS ) dollar innen 2040.

Nærmere 50% av romindustrien er satellitt-lanseringer, og erkjenner dette, har den private sektoren styrt seg i en mer nyttig retning, bedre egnet for distribusjon av satellitter i lav bane. Dette er gunstig på mer enn en måte, behovet for last i rommet øker og vi trenger løsninger best egnet for å frakte store mengder over lange avstander til fremmede planeter. Hvis vi skal terraformere en planet som Mars, må vi ha evnen til å produsere og skape på planeten, vi kan ikke forvente å sende last som trengs til en planet måneder unna.

Relativity Space, med Terran 1 og Terran R, fokuserer tungt på behovene til last-distribusjon. Terran 1 (85 % 3D-utskrevet) vil ha en nyttelast på 2700 pund, dette vil være tungt dedikert til informasjonssamlingsteknologier om bord mens de tester og forbereder seg til å lansere Terran R i 2024, Terran R (95% 3D-utskrevet) forventes å ha en nyttelast på 44 000 pund. Terran 1 er bedre egnet for lav-bane-misjoner, mens Terran R har målet å fly til Mars i 2024.

Relativity Space

Relativity Space har vokst til å bli et selskap som støtter en 4,2 milliarder dollar-verdi og sikret over 1,3 millioner kvadratfot med produksjonsareal på en merkelig kort periode. Selskapet har blitt tildelt flere patenter omkring sine 3D-utskrivingsteknologier og til og med noen av sine legeringer. Selskapet kan gjøre dette delvis på grunn av fullstendig internt produksjon, hvor andre rakettprodusenter avhenger av leverandørkjeder og eksterne produsenter. Relativity Space gjør dette alt på egen hånd på 1 av sine 4 lagerbygninger spredt over hele USA. Ikke bare har de klart å bringe alle nødvendige teknologier inn i hus, men de har også klart å blitt det fjerde selskapet i Cape Canaveral-historien til å ha en dedikert lanseringsrampe, de har også en base ved Vandenberg Air Force Base.

Relativity Spaces proprietære teknologier har gjort det mulig for dem å produsere nydesignet 3D-utskrivere som utnytter plasma-bue-utladning og laservelding med aluminium-legeringer med en hastighet på 10 tommer per sekund av sveisingstråd designet fullstendig internt. Dette har gjort det mulig for dem å bedre tilpasse slutproduktet til å møte deres spesifikke behov på en hastighet som aldri før har vært sett. Maskinlæring optimaliserer en mer flytende design, i mange tilfeller produserer deler som ellers ville være nesten umulige å produsere.

Ellis og hans team måtte løse flere uforutsette tekniske utfordringer, som metall-forvring. I dette tilfellet konkluderte teamet at den beste tilnærmingen var å lære de eksakte spesifikasjonene for forvring innebygget i hver legering og bruke maskinlæringsalgoritmer til å bedre tilpasse deres programmer til å møte den spesifikke legeringen som ble brukt i prosessen. Dette gjorde det mulig for dem å beregne og tilpasse deretter å integrere forvringen av delen i målingene når de ble skapt. Ellis sier at over lengden av rakettens lengde, har denne algoritmen ført til en toleranse på 2 tusendeler av en tomme. Dette er enda et eksempel på hvordan maskinlæring kan bidra til å forbedre produksjon.

Forenkling av raketter øker på prioriteringslisten

I tidligere generasjoner av rakett-utforskning var redundans obligatorisk for hver enkelt beslutning gjort av NASA. I tilfelle av en potensiell feil, måtte hver del ha minst en reserve-del. Denne tankegangen kan ses i ingeniør- og produksjonsbeslutninger gjennom flere iterasjoner av NASA-raketter. Men hvor står vi når målet er å redusere deler og forenkle produksjonen av raketter? Hvordan vil dette påvirke redundans?

I Relative Spaces tilfelle er forenklingen av rakettene gunstig for redundans. Redusert del-telling korrelrerer direkte med lettheten av vedlikehold og evnen til å endre eller reparere deler på forespørsel. Med fremgang i 3D-utskriving og redusert størrelse-krav for høykvalitets-utskrivere, er det nå mulig å ha 3D-utskrivere om bord på fly i mannskap-lanseringer og potensielt bli stasjonert på koloniserte planeter.

Dette kan ses gjennom Terran 1 og Terran T-rakettene, fra deres injeksjonsdyser produsert fra 1 enkelt del til ekspansjonskamrene som kjølesystemer blir utskrevet direkte inn i de varme overflatene. Disse forenklingene har resultert i mer pålitelige og kost-efektive deler som kan bli produsert nesten hvor som helst de kan få plass til utskriveren. Dette vil også tillate redusert vedlikehold og nedetid på grunn av mangelen på manuell inngripen for å demontere og gjenmontere delen.