Naha Relativitas Spasi Ngabentuk deui Industri Spasi?

Salila 62 taun katukang, industri luar angkasa Amérika geus direkayasa sarta dimekarkeun jalan na ka luar angkasa dina laju leuwih gancang ti manusa bisa kantos geus imagined, ngahontal bulan urang sorangan sagala jalan ka sistem tatasurya jauh tur saluareun. Tapi kumaha upami kuring nyarios yén industri ieu badé ngalaman peralihan paradigma dina téknologi. Perusahaan sapertos Relativitas Spasi sareng SpaceX nuju salah sahiji parobihan anu paling hébat dina téknologi sareng manufaktur industri anu kantos ngalaman. Dina tulisan ieu, urang bakal ngajalajah naon téknologi sareng kamajuan Relativitas Spasi anu dianggo pikeun nalukkeun tujuan ieu.

Saha Tim Ellis?

Pikeun langkung ngartos Tim Ellis urang kedah ningali deui ka tukang. Salaku nonoman Tim dipikawanoh kamampuhna pikeun hyper-fokus sarta multi-tugas ngaliwatan obsesi-Na jeung Lego, jadi loba sahingga Tim masih boga jempol ngagulung permanén dina leungeun katuhu na tina jumlah ekstrim waktu jeung usaha spent ngawangun Lego.

Ellis dimimitian dina Universitas Southern California, dimana anjeunna ngarencanakeun pikeun lulus salaku panulis skenario sareng diajar salaku bagian tina program Pilihan Tematik USC. Sanajan kitu, dina mangsa orientasi freshman na, anjeunna pindah jurusan ka rékayasa aerospace. Ellis sareng rélativitas anu sanés pangadeg sareng CTO, Jordan Noone, duanana nyekel posisi kapamimpinan di USC urang Rocket Propulsion Lab. Dina waktosna di Lab Rocket Propulsion, Ellis sareng Noone ngabantosan ngaluncurkeun rokét anu dirancang sareng diwangun murid munggaran ka luar angkasa. Nalika ngahadiran USC Ellis ngagaduhan 3 magang sareng Blue Origin sareng nampi gelar Bachelor of Science sareng Master of Science.

Saatos kalulusan Ellis terus damel full-time sareng Blue Origin salami 5 taun, fokus pisan kana 3D dicitak téknologi rokét. Engké anjeunna dilayanan salaku insinyur ngembangkeun propulsion on awak kapsul RCS thrusters. Anjeunna engké bakal credited pikeun bringing percetakan 3D di-imah ka asal biru. 

Asal-usulna

Nalika Ellis sareng Noone nyéépkeun waktosna ngembangkeun téknologi manufaktur aditif anu dirarancang khusus pikeun ngabantosan propulsion rokét, aranjeunna ngakuan gravitasi dampak téknologi ieu dina industri ruang angkasa sareng mutuskeun pikeun ngudag pendekatan anu langkung ambisius pikeun manufaktur rokét. 

Ellis jeung Noone bakal nuluykeun pikeun ngajalankeun Relativitas Spasi Industries di 2015. Mimitina, aranjeunna ditéang pikeun ngumpulkeun $ 500,000 dina duit siki, tapi kalawan euweuh pangalaman nyata dina raising dana pikeun ngamimitian-up, Ellis indit kaluar dina dahan na mutuskeun pikeun email tiis Mark Cuban, Evidently email na bakal cukup compelling ngayakinkeun Mark pikeun investasi pinuh $ 500,000. Leuwih saminggu ti gagasan sketsa dina napkin Starbucks pikeun ngamankeun waragad. Ellis sareng Noone bakal ngamimitian perjalanan liar anu engké bakal janten salah sahiji carita kasuksésan anu saé. 

Ellis jeung Noone scrambling tetep nepi ka laju tumuwuhna engké bakal ngakuan yén waragad ti Mark datang jadi gancang yén maranéhna sabenerna teu boga tempat pikeun deposit dana. Kalayan dana anu aya sareng ambisi pikeun nalukkeun tugas anu dipasihkeun, aranjeunna ngamimitian tugas monumental pikeun nyiptakeun rokét anu dicitak 3D. Nepi ka ayeuna, Relativitas Spasi geus hasil ngumpulkeun 2.3 miliar dollar sapanjang 4 rounds.

Manufaktur aditif 

Ruang rélativitas ayeuna disanghareupan ku tugas monuméntal pikeun nyiptakeun rokét anu dicitak 3d lengkep pikeun ningkatkeun produksi kapal rokét, ngirangan biaya sareng ningkatkeun kesederhanaan desain. Ellis ngartos yén panyitak 3D mangrupikeun jawaban pikeun ieu kusabab kamampuan pikeun nyederhanakeun sareng nyiptakeun hal-hal anu langkung gancang sareng langkung mirah tibatan metode alat sateuacana, sareng salaku bonus, téknologi anyar ieu langkung héjo sareng langkung hemat energi.

Waktu pikeun nguji diréduksi dina sababaraha kasus ku 10x. contona, generasi rokét saméméhna bakal nyandak nepi ka 10 taun pikeun pindah ti téori kana produk giat, sarta Relativitas Spasi bisa ngahasilkeun prototipe dina waktu kurang ti 60 poé. Tapi éta henteu sagampil mésér printer 3D logam sareng ngamimitian produksi, Spasi Relativitas kedah ngadamel panyitak 3D sorangan bahkan ngaréka di-imah alloy sorangan anu diturunkeun tina spesialis logam timna sorangan. Prestasi ieu masif sorangan sumawona komplikasi sésana anu aya nalika ngarancang rokét. 

Manufaktur aditif nangtung pikeun ngarengsekeun ampir sadaya masalah industri ruang angkasa sareng jalur produksi, ngaleungitkeun kabutuhan alat khusus, nyepetkeun waktos tina ide ka produk anu séhat, sareng ngamungkinkeun rohangan rélativitas pikeun nguji sareng ngahasilkeun langkung seueur iterasi dina waktos anu langkung pondok. tinimbang produsén rokét séjén. Nalika anjeun nyarioskeun ngeunaan industri anu ngurus jutaan sareng sering milyaran kargo berharga, téknologi ieu kedah dicoba, leres, sareng diuji. Sanaos halangan-halangan ieu, perusahaan parantos nampi jumlah pre-order pangageungna tina sagala perusahaan ruang angkasa swasta dina sajarah Amérika, nguatkeun ide percetakan 3D sareng ngabuktikeun yén investor siap pikeun kamajuan téknologi dina industri ruang angkasa anu dibayangkeun Ellis sareng Noone. . 

Volume industri spasi

Isu lila-nangtung kalawan perjalanan spasi geus affordability, bangbarung tinggi ieu nyegah bangsa Lesser ti launching program luar angkasa. Hal ieu ogé dianggap yén perjalanan ruang angkasa pernah bakal giat di swasta dugi kabuktian salah ku SpaceX jeung Blue Origin. Relativitas Spasi mangrupikeun pendatang anu ngaganggu industri ieu pikeun nyumponan kabutuhan bangsa-bangsa di sakumna dunya. Kusabab paménta kami pikeun satelit sareng peluncuran rokét ningkatkeun paménta pikeun perjalanan ruang angkasa tumbuh sacara éksponénsial. Ayeuna, industri spasi ieu hargana $ 350 miliar dollar na nurutkeun Morgan Stanley diperkirakeun tumuwuh nepi ka $ 1.1 triliun ku taun 2040. 

Ampir 50% tina industri luar angkasa nyaéta peluncuran satelit, ngakuan ieu swasta geus steered sorangan dina ragam leuwih utilitarian hadé cocog kana distribusi satelit dina orbit low. Ieu mangpaatna dina leuwih ti hiji cara, kabutuhan kargo di rohangan naek jeung urang peryogi solusi paling cocog pikeun ngangkut jumlah badag dina jarak jauh ka planét asing. Pikeun ngahasilkeun sareng nyiptakeun pangeusina, urang henteu tiasa ngarep-ngarep ngirimkeun kargo upami diperyogikeun ka planét sabulan. 

Spasi rélativitas, sareng Terran 1 sareng Terran R, museurkeun pisan kana kabutuhan distribusi kargo. Terran 1 (85% 3d dicitak) bakal gaduh muatan 2700 lbs, ieu bakal dikhususkeun pisan pikeun téknologi ngumpulkeun inpormasi dina kapal nalika aranjeunna nguji sareng nyiapkeun pikeun ngaluncurkeun Terran R di 2024, Terran R (95% 3d dicitak) diperkirakeun gaduh payload 44,000 lbs. Tarran 1 langkung cocog pikeun misi orbit rendah, sareng Terran R gaduh tujuan ngapung ka Mars dina 2024. 

spasi rélativitas

spasi rélativitas geus tumuwuh jadi parusahaan bolstering a pangajen 4.2 miliar dollar sarta ngamankeun leuwih 1.3 juta méter pasagi spasi manufaktur dina periode estu pondok. Pausahaan geus dibéré sababaraha patén sabudeureun téhnologi percetakan 3d na malah sababaraha alloy na. Pausahaan tiasa ngalakukeun éta sabagian kusabab manufaktur in-house pinuh, dimana pabrik rokét sanés ngandelkeun ranté suplai sareng pabrik luar. Relativitas Spasi ngalakukeun ieu sadayana nyalira di 1 tina 4 gudangna anu sumebar di Amérika Serikat. Henteu ngan ukur aranjeunna tiasa nyandak sadaya téknologi anu dipikabutuh di bumi aranjeunna ogé junun janten perusahaan kaopat dina sajarah Cape Canaveral gaduh landasan peluncuran khusus, aranjeunna ogé gaduh pangkalan di pangkalan angkatan udara Vandenberg. 

Téknologi proprietary Relativitas Spasi parantos ngamungkinkeun aranjeunna ngadamel panyitak 3D anu nembe dirarancang ngagunakeun pelepasan lengkung plasma sareng las laser sareng alloy aluminium dina laju 10″ per detik tina kawat las anu dirancang sapinuhna di bumi. Ieu ngamungkinkeun aranjeunna pikeun nyaluyukeun produk ahir anu langkung saé pikeun nyocogkeun ka kabutuhan khususna dina kecepatan anu teu acan kantos ditingali. Pembelajaran mesin ngaoptimalkeun desain anu langkung cair, dina seueur kasus ngahasilkeun bagian anu ampir teu mungkin pikeun diproduksi.

Ellis sareng timnya kedah ngabéréskeun sababaraha tantangan téknis anu teu disangka-sangka sapertos lengkungan logam. Dina hal ieu, tim menyimpulkan pendekatan pangalusna nya éta pikeun neuleuman spésifikasi pasti warping alamiah pikeun tiap alloy sarta ngagunakeun algoritma learning mesin pikeun hadé nyaluyukeun program maranéhna pikeun nyocogkeun ka alloy husus dipaké pikeun prosés. Hal ieu ngamungkinkeun aranjeunna pikeun ngitung sareng nyaluyukeun sasuai pikeun ngahijikeun lengkungan bagian kana pangukuran nalika nyiptakeunana. Ellis nyatakeun yén dina panjang rokét, algoritma ieu nyababkeun kasabaran dina 2 rébu séntiméter. Ieu mangrupikeun conto sanés kumaha diajar mesin pikeun nguntungkeun manufaktur. 

Nyederhanakeun rokét daptar prioritas

Dina generasi saméméhna tina éksplorasi rokét, redundansi éta wajib pikeun unggal kaputusan tunggal dijieun ku NASA. Upami aya kamungkinan gagal, unggal bagian kedah gaduh sahenteuna hiji bagian cadangan. Pamikiran ieu tiasa ditingali dina kaputusan rékayasa sareng manufaktur sapanjang sababaraha iterasi rokét NASA. Tapi dimana urang nangtung nalika tujuanana nyaéta pikeun ngirangan bagian sareng nyederhanakeun manufaktur rokét? Kumaha ieu bakal mangaruhan redundansi?

Dina kasus Relative Space, nyederhanakeun rokét mangpaat pikeun redundansi. Pangurangan jumlah bagian langsung pakait sareng betah pangropéa sareng kamampuan ngarobih atanapi ngalereskeun bagian anu diperyogikeun. Kalayan kamajuan dina percetakan 3D sareng syarat ukuran anu langkung handap pikeun panyitak kualitas luhur, ayeuna tiasa gaduh panyitak 3D dina pesawat dina penerbangan anu diawakkeun sareng berpotensi ditempatkeun di planét anu dijajah.

Ieu tiasa ditingali sapanjang rokét Terran 1 sareng Terran T, tina nozzles suntikna dihasilkeun tina 1 bagian individu ka sistem pendinginan kamar ékspansi anu dicitak langsung kana permukaan anu dipanaskeun. Oversimplifications ieu geus nyababkeun bagian leuwih dipercaya jeung ongkos-éféktif nu feasibly bisa dijieun ngan ngeunaan mana maranéhanana bisa ngatur pikeun nyocogkeun printer nu. Ieu ogé bakal ngidinan pikeun ngurangan pangropéa sarta downtime alatan kurangna leungeun-on sarat pikeun ngabongkar jeung reassemble bagian.