Переформировывает ли Relativity Space космическую промышленность?

За прошедшие 62 года американская космическая промышленность разработала и создала свой путь в космос с такой скоростью, которую люди никогда не могли представить, достигая от нашей луны до далеких солнечных систем и за их пределами. Но что если я скажу вам, что эта отрасль вот-вот переживет сдвиг парадигмы в технологиях. Компании, такие как Relativity Space и SpaceX (SPCX ), возглавляют один из величайших сдвигов в технологиях и производстве, который эта отрасль когда-либо испытывала. В этой статье мы рассмотрим, какие технологии и достижения Relativity Space использует для достижения этой цели.

Кто такой Тим Эллис?

Чтобы лучше понять Тима Эллиса, нам нужно посмотреть дальше. В молодости Тим признал свою способность гиперфокусироваться и многозадачности через свою одержимость Лего, настолько, что Тим до сих пор имеет постоянно согнутый большой палец на правой руке от чрезмерного времени и усилий, потраченных на построение Лего.

Эллис начал в Университете Южной Калифорнии, где он планировал毕业ровать как сценарист и изучать в рамках программы Thematic Option. Однако во время своей первой сессии он сменил специальность на аэрокосмическую инженерию. Эллис и другой сооснователь и технический директор Relativity, Джордан Нун, оба занимали руководящие должности в лаборатории ракетных двигателей USC. Во время своего пребывания в лаборатории ракетных двигателей Эллис и Нун помогли запустить первый студенческий спутник в космос. Во время обучения в USC Эллис имел 3 стажировки в Blue Origin и получил степень бакалавра и магистра наук.

После окончания учебы Эллис продолжал работать полный рабочий день в Blue Origin в течение 5 лет, сосредоточившись на 3D-печати ракетных технологий. Позже он служил инженером-разработчиком системы двигателей RCS для экипажа. Он был позже признан за то, что привез 3D-печать в Blue Origin.

Происхождение

Когда Эллис и Нун провели время, разрабатывая технологии аддитивного производства, специально разработанные для помощи в ракетной тяге, они признали значение этого технологического влияния на космическую промышленность и решили преследовать более амбициозный подход к производству ракет.

Эллис и Нун запустили Relativity Space Industries в 2015 году. Первоначально они искали 500 000 долларов в качестве стартового капитала, но без реального опыта в сборе средств для стартапа Эллис решил отправить холодное письмо Марку Кубану, и, очевидно, его письмо было достаточно убедительным, чтобы убедить Марка инвестировать полные 500 000 долларов. За неделю с идеи, набросанной на салфетке Starbucks (SBUX ), до получения финансирования Эллис и Нун начали дикий путь, который позже стал уникальной историей успеха.

Эллис и Нун, спешащие, чтобы не отстать от темпа роста, позже признали, что финансирование от Марка пришло так быстро, что у них фактически не было места, куда положить средства. С имеющимися средствами и амбициями завоевать любую задачу они начали монументальную задачу создания полностью 3D-печатных ракет. На данный момент Relativity Space успешно собрала 2,3 миллиарда долларов в течение 4 раундов.

Аддитивное производство

Relativity Space теперь столкнулась с монументальной задачей создания полностью 3D-печатных ракет для лучшего продвижения производства космических кораблей, снижения стоимости и увеличения простоты конструкции. Эллис понимал, что 3D-принтеры были ответом на это благодаря их способности упростить и создавать вещи быстрее и дешевле, чем предыдущие методы инструментального производства, и как бонус, эта новая технология была более экологичной и энергоэффективной.

Время тестирования было сокращено в некоторых случаях до 10 раз. Например, предыдущие поколения ракет требовали до 10 лет, чтобы перейти от теории к жизнеспособному продукту, и Relativity Space может производить прототипы менее чем за 60 дней. Но это было не так просто, как покупка металлического 3D-принтера и начало производства, Relativity Space должна была изготовить свои собственные 3D-принтеры и даже разработать внутри компании свои собственные сплавы, полученные из собственного металлического специалиста. Эти достижения являются огромными сами по себе, не говоря уже о остальных осложнениях, существующих при проектировании ракет.

Аддитивное производство может решить почти все существующие проблемы космической промышленности с производственными линиями, оно устраняет необходимость в специальных инструментах, ускоряет время от идеи до жизнеспособного продукта и позволяет Relativity Space тестировать и производить значительно больше итераций за более короткий период, чем любой другой производитель ракет. Когда мы говорим об отрасли, которая работает с миллионами и часто миллиардами долларов в ценной грузе, эти технологии должны быть проверены, истинны и протестированы. Несмотря на эти препятствия, компания получила наибольшее количество предзаказов любой частной космической компании в американской истории, укрепляя идею 3D-печати и доказывая, что инвесторы готовы к технологическим достижениям в космической промышленности, которые Эллис и Нун представили.

Relativity Space 4g принтер.

Объем космической промышленности

Долгосрочной проблемой космических путешествий была доступность, этот высокий порог предотвратил меньшие страны от запуска космических программ. Также считалось, что космические путешествия никогда не будут жизнеспособными в частном секторе, пока это не было доказано SpaceX и Blue Origin. Relativity Space – новичок, который нарушает эту отрасль, чтобы удовлетворить потребности стран всего мира. По мере увеличения спроса на спутники и запуски ракет спрос на космические путешествия растет экспоненциально. В настоящее время космическая промышленность оценивается в 350 миллиардов долларов и, согласно Morgan Stanley (MS ), ожидается, что она вырастет до 1,1 триллиона долларов к 2040 году.

Почти 50% космической промышленности приходится на запуски спутников, признавая это, частный сектор направил себя в более утилитарном направлении, лучше подходящем для распределения спутников на низкой орбите. Это полезно более чем одним способом, потребность в грузе в космосе растет, и нам нужны решения, лучше подходящие для транспортировки больших количеств на длинные расстояния в иностранные планеты. Если мы собираемся терраформировать планету, такую как Марс, нам нужно иметь возможность производить и создавать на планете, мы не можем ожидать, что груз будет доставлен по мере необходимости на планету, которая находится в нескольких месяцах.

Relativity Space, с Terran 1 и Terran R, сильно фокусируется на потребностях распределения груза. Terran 1 (85% 3D-печатный) будет иметь полезную нагрузку 2700 фунтов, это будет сильно посвящено информационным технологиям на борту, когда они будут тестировать и готовиться к запуску Terran R в 2024 году, Terran R (95% 3D-печатный) ожидается иметь полезную нагрузку 44 000 фунтов. Tarran 1 лучше подходит для миссий на низкой орбите, с Terran R, целью которого является полет на Марс в 2024 году.

Relativity Space

Relativity Space выросла в компанию, поддерживающую оценку в 4,2 миллиарда долларов и обеспечила более 1,3 миллиона квадратных футов производственного пространства в удивительно короткий период. Компания была удостоена нескольких патентов, окружающих ее технологии 3D-печати, и даже некоторых ее сплавов. Компания может делать это частично благодаря полному внутреннему производству, где другие производители ракет полагаются на цепочки поставок и внешних производителей. Relativity Space делает все это самостоятельно в одном из четырех складов, разбросанных по всей территории США. Не только они смогли привлечь все необходимые технологии в компанию, но они также смогли стать четвертой компанией в истории Кейп-Канаверал, имеющей выделенную стартовую площадку, они также имеют базу на авиабазе Ванденберг.

Проприетарные технологии Relativity Space позволили им производить новые 3D-принтеры, использующие плазменную дуговую разрядку и лазерную сварку с алюминиевыми сплавами со скоростью 10 дюймов в секунду сварочного провода, разработанного полностью внутри компании. Это позволило им лучше настроить конечный продукт, чтобы удовлетворить их конкретные потребности на беспрецедентных скоростях. Машиностроительная оптимизация более жидкой конструкции, в многих случаях производя детали, которые в противном случае были бы почти невозможны для производства.

Эллис и его команда должны были решить несколько непредвиденных технических проблем, таких как металлическая деформация. В этом случае команда пришла к выводу, что лучший подход – узнать точные характеристики деформации, присущие каждому сплаву, и использовать алгоритмы машинного обучения, чтобы лучше скорректировать свои программы, чтобы удовлетворить конкретному сплаву, используемому в процессе. Это позволило им рассчитать и скорректировать соответственно, чтобы включить деформацию детали в измерения при ее создании. Эллис заявляет, что на протяжении всей длины ракеты этот алгоритм привел к допуску в 2 тысячных дюйма. Это еще один пример того, как машинное обучение может принести пользу производству.

Упрощение ракетных технологий

В предыдущих поколениях ракетных исследований избыточность была обязательной для каждого решения, принимаемого NASA. В случае потенциальной неисправности каждая часть требовала иметь хотя бы одну запасную часть. Это мышление можно увидеть в инженерных и производственных решениях на протяжении нескольких итераций ракет NASA. Но где мы стоим, когда цель – уменьшить количество частей и упростить производство ракет? Как это повлияет на избыточность?

В случае с Relative Space упрощение ракеты полезно для избыточности. Снижение количества деталей напрямую связано с легкостью обслуживания и возможностью изменить или отремонтировать детали по требованию. С достижениями в 3D-печати и уменьшением размеров высококачественных принтеров теперь возможно иметь 3D-принтеры на борту самолетов в пилотируемых полетах и потенциально быть размещенными на колонизированных планетах.

Это можно увидеть на протяжении всей Terran 1 и Terran T, от их форсунок, произведенных из одной детали, до систем охлаждения камер сгорания, напечатанных直接 на нагретых поверхностях. Эти чрезмерные упрощения привели к более надежным и экономически эффективным деталям, которые могут быть произведены几乎 где угодно, где они могут поместить принтер. Это также позволит снизить обслуживание и простой из-за отсутствия ручных требований к разборке и сборке детали.