Является ли Relativity Space Переопределением Пространственной Промышленности?

За последние 62 года американская космическая промышленность инженерно и технологически развивалась в космосе с такой скоростью, которую люди никогда не могли представить, от нашей луны до дальних солнечных систем и за их пределами. Но что если я скажу вам, что эта отрасль вот-вот переживет парадигмальный сдвиг в технологиях. Компании, такие как Relativity Space и SpaceX, 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 завоевания этой цели.

Кто такой Тим Эллис?

Чтобы лучше понять Тима Эллиса, нам нужно посмотреть назад. В молодости Тим признал свою способность гипер-концентрироваться и многозадачность благодаря своей одержимости Lego, настолько, что Тим до сих пор имеет постоянно согнутый большой палец на правой руке из-за чрезвычайного количества времени и усилий, потраченных на строительство Lego.

Эллис начал в Университете Южной Калифорнии, где он планировал毕业ровать как сценарист и изучать в рамках программы Thematic Option USC. Однако во время своей первой ориентации 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 посещения 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, сильно фокусируясь на 3D-печати ракетных технологий. Позже он служил инженером по разработке системы двигателей для системы двигателей системы управления космическим кораблем. Он позже будет признан за то, что привез 3D-печать в Blue Origin.

Происхождение

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

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

Эллис и Нун, спешащие, чтобы поспевать за темпом роста, позже признали, что финансирование от Марка пришло так быстро, что у них фактически не было места, куда положить средства. С имеющимися средствами и амбицией завоевать любую задачу, они начали монументальную задачу создания полностью 3D-печатных ракет. На сегодняшний день Relativity Space успешно привлекла 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, уменьшения 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 до тестирования было сокращено в некоторых случаях до 10 раз. Например, предыдущие поколения ракет могли занять до 10 лет, чтобы перейти от теории к жизнеспособному продукту, и Relativity Space может производить прототипы менее чем за 60 дней. Но это не было так просто, как покупка металлического 3D-принтера и начало производства, Relativity Space должна была производить свои собственные 3D-принтеры и даже проектировать внутри своих стен свои собственные сплавы, полученные из своей команды металлургов. Эти подвиги являются огромными сами по себе, не говоря уже о остальных осложнениях, которые существуют при проектировании ракет.

Аддитивное производство могло 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 вы говорите об отрасли, которая работает с миллионами и часто даже миллиардами долларов в ценной грузе, эти технологии должны быть проверены, истинны и протестированы. Несмотря на эти препятствия, компания получила самое большое 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 запуск космических программ менее развитыми странами. Также считалось, что космические путешествия никогда не будут жизнеспособными в частном секторе, пока это не было доказано неправильным SpaceX и Blue Origin. Relativity Space – новичок, который нарушает эту отрасль, чтобы удовлетворить потребности стран по всему миру. По мере того, как наш спрос на спутники и ракетные запуски увеличивается, спрос на космические путешествия растет экспоненциально. В настоящее время космическая промышленность оценивается в 350 миллиардов долларов и согласно Morgan Stanley ожидается вырасти до 1,1 триллиона к 2040 году.

Почти 50% космической промышленности составляют запуски спутников, признавая это, частный сектор направил себя в более утилитарном направлении, лучше подходящем для распространения спутников на низкой орбите. Это полезно более чем одним способом, необходимость груза в космосе растет, и нам нужны решения, лучше всего подходящие для транспортировки больших количеств на длинные расстояния до иностранных планет. Если мы собираемся терраформировать планету, подобную Марсу, 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 месяцы пути.

Relativity Space, с Terran 1 и Terran R, сильно фокусируется на потребностях в распределении груза. Terran 1 (85% 3D-печатный) будет иметь полезную нагрузку 2700 фунтов, это будет сильно посвящено информационно-измерительным технологиям на борту, поскольку они тестируют и готовятся к запуску Terran R в 2024 году, Terran R (95% 3D-печатный) ожидается иметь полезную нагрузку 44 000 фунтов. Tarran 1 лучше всего подходит для миссий на низкой орбите, а Terran R имеет целью лететь 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 вокруг своих технологий 3D-печати и даже некоторых своих сплавов. Компания может делать это частично благодаря полному внутреннему производству, в то время как другие производители ракет полагаются на цепочки поставок и внешних производителей. Relativity Space делает это все самостоятельно в 1 из 4 складов, распределенных по США. Не только они смогли привлечь все необходимые технологии внутри, но они также смогли стать четвертой компанией в истории Кейп-Канаверал, у них также есть база 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, полностью разработанного внутри компании. Это позволило им лучше настроить конечный продукт, чтобы удовлетворить их конкретные потребности на невиданных ранее скоростях. Machine learning оптимизирует более жидкую конструкцию, во 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 коробление металла. В этом случае команда заключила, что лучший подход заключался в том, чтобы узнать точные характеристики коробления, присущие каждому сплаву, и использовать алгоритмы машинного обучения, чтобы лучше скорректировать свои программы в соответствии с конкретным сплавом, используемым в процессе. Это позволило им рассчитать и скорректировать соответственно, чтобы интегрировать коробление 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 приоритетов

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

В случае Relativity Space упрощение ракеты полезно для избыточности. Сокращение количества деталей напрямую коррелирует с легкостью обслуживания и возможностью изменить или отремонтировать детали по требованию. С достижениями в 3D-печати и уменьшением размерных требований для 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 ракет, от их форсунок, произведенных из 1 отдельной детали, до систем охлаждения камер расширения, напечатанных直接 на нагретых поверхностях. Эти чрезмерные упрощения привели к более надежным и экономически эффективным деталям, которые могут быть сделаны几乎 где угодно, где они могут поместить принтер. Это также позволит уменьшить техническое обслуживание и простои из-за отсутствия необходимости ручного вмешательства для разборки и сборки детали.

https://youtu.be/pg8v7XRcTXc