Omformar relativitetsrymden rymdindustrin?

Under de senaste 62 åren har den amerikanska rymdindustrin konstruerat och utvecklat sin väg ut i rymden i en hastighet snabbare än människor någonsin kunnat föreställa sig, och sträckt sig efter vår egen måne hela vägen till avlägsna solsystem och bortom. Men tänk om jag berättade att den här branschen är på väg att uppleva ett paradigmskifte inom teknik. Företag som Relativity Space och SpaceX går i spetsen för en av de största förändringarna inom teknik och tillverkning som industrin någonsin kan uppleva. I den här artikeln kommer vi att undersöka vilka teknologier och advents Relativity Space använder för att erövra detta mål.

Vem är Tim Ellis?

För att bättre förstå Tim Ellis måste vi titta längre tillbaka. Som ung kände Tim igen sin förmåga att hyperfokusera och multi-taska genom sin besatthet av Lego, så mycket att Tim fortfarande har en permanent böjd tumme på högerhanden på grund av den extrema mängden tid och ansträngning som lagts ner på att bygga Lego.

Ellis började på University of Southern California, där han planerade att ta examen som manusförfattare och studera som en del av USC:s tematiska alternativprogram. Men under sin förstaårsorientering bytte han sin huvudämne till flygteknik. Ellis and Relativitys andra medgrundare och CTO, Jordan ingen, båda hade ledande positioner vid USC:s Rocket Propulsion Lab. Under sin tid i Rocket Propulsion Lab hjälpte Ellis och Noone till att skjuta upp den första studentdesignade och byggda raketen ut i rymden. Medan han gick på USC hade Ellis 3 praktikplatser hos Blue Origin och fick både en Bachelor of Science och en Master of Science.

Efter examen fortsatte Ellis att arbeta heltid med Blue Origin i 5 år, med stort fokus på 3D tryckt raketteknik. Senare tjänstgjorde han som framdrivningsutvecklingsingenjör på RCS-propeller för besättningskapsel. Han skulle senare krediteras för att ha fört 3D-utskrift internt till blått ursprung. 

Ursprungen

Medan Ellis och Noone ägnade sin tid åt att utveckla additiv tillverkningsteknik speciellt utformad för att hjälpa raketframdrivning insåg de allvaret av denna tekniks inverkan på rymdindustrin och bestämde sig för att fortsätta en mer ambitiös strategi för rakettillverkning. 

Ellis och Noone skulle fortsätta med att lansera Relativity Space Industries 2015. Inledningsvis försökte de samla in 500,000 XNUMX $ i startpengar, men utan någon egentlig erfarenhet av att samla in pengar till ett nystartat företag, gick Ellis ut och slocknade och beslutade att kallt mejla Mark Cuban, uppenbarligen skulle hans e-postmeddelande vara tillräckligt övertygande för att övertyga Mark att investera hela $500,000 XNUMX. Över en vecka från idén skissad på en Starbucks-servett till att säkra finansiering. Ellis och Noone skulle börja den vilda åkturen som senare skulle bli en unik framgångssaga. 

Ellis och Noone som försökte hålla jämna steg med tillväxttakten skulle senare erkänna att finansieringen från Mark kom så snabbt att de faktiskt inte hade någonstans att sätta in pengarna. Med medlen på plats och ambitionen att erövra varje given uppgift, började de det monumentala uppdraget att skapa helt 3D-printade raketer. Hittills har Relativity Space framgångsrikt samlat in 2.3 miljarder dollar under fyra omgångar.

Tillsatsstillverkning 

Relativitetsrymden ställdes nu inför den monumentala uppgiften att skapa helt 3d-utskrivna raketer för att bättre främja produktionen av raketskepp, minska kostnaderna och öka designens enkelhet. Ellis förstod att 3D-skrivare var svaret på detta på grund av deras förmåga att förenkla och skapa saker snabbare och billigare än tidigare verktygsmetoder, och som en bonus var denna nya teknik grönare och mer energieffektiv.

Tiden till testning minskade i vissa fall med 10 gånger. till exempel skulle tidigare generationer av raketer ta uppåt 10 år att gå från teori till en livskraftig produkt, och Relativity Space kan producera prototyper på mindre än 60 dagar. Men det var inte så enkelt som att köpa en 3D-skrivare av metall och börja produktionen, Relativity Space var tvungen att tillverka sina egna 3D-skrivare och till och med konstruera sina egna legeringar från deras teams egen metallspecialist. Dessa bedrifter är enorma på egen hand än mindre de återstående komplikationerna som finns när man designar raketer. 

Additiv tillverkning stod för att lösa nästan alla befintliga rymdindustriproblem med produktionslinjer, den eliminerar behovet av specialverktyg, snabbar upp tiden från idé till livskraftig produkt och låter Relativity-utrymme testa och producera betydligt fler iterationer under en kortare period än någon annan rakettillverkare. När du talar om en industri som handlar i miljoner och ofta till och med miljarder i värdefull last måste dessa teknologier prövas, sanna och testas. Trots dessa hinder har företaget fått den största mängden förbeställningar från något privat rymdföretag i amerikansk historia, vilket stärker idén om 3D-utskrift och bevisar att investerare är redo för de tekniska framsteg inom rymdindustrin som Ellis och Noone tänkt sig. . 

Rymdindustrins volym

Det långvariga problemet med rymdresor har varit överkomliga priser, denna höga tröskel har hindrat mindre nationer från att lansera rymdprogram. Det antogs också att rymdresor aldrig skulle vara lönsamma i den privata sektorn förrän SpaceX och Blue Origin bevisat fel. Relativity Space är en nykomling som stör denna industri för att möta behoven hos nationer över hela världen. När vår efterfrågan på satelliter och raketuppskjutningar ökar ökar efterfrågan på rymdresor exponentiellt. För närvarande värderas rymdindustrin till 350 miljarder dollar och enligt Morgan Stanley förväntas växa till 1.1 biljoner dollar år 2040. 

Nästan 50 % av rymdindustrin är satellituppskjutningar, och inser att den privata sektorn har styrt sig själv på ett mer utilitaristiskt sätt som är bättre lämpat för distribution av satelliter i låg omloppsbana. Detta är fördelaktigt på mer än ett sätt, behovet av last i rymden växer och vi behöver lösningar som är bäst lämpade för att transportera stora mängder över långa avstånd till främmande planeter Om vi ​​ska terraforma en planet som Mars måste vi ha förmågan för att tillverka och skapa på planeten kan vi inte förvänta oss att frakta last som behövs till en planetmånad bort. 

Relativity Space, med Terran 1 och Terran R, fokuserar starkt på behoven av lastdistribution. Terran 1 (85 % 3d-utskriven) kommer att ha en nyttolast på 2700 lbs, denna kommer att vara starkt dedikerad till informationsinsamlingsteknik ombord när de testar och förbereder lanseringen av Terran R 2024, Terran R (95 % 3d-utskriven) förväntas har en nyttolast på 44,000 1 lbs. Tarran 2024 är bättre lämpad för uppdrag i låg omloppsbana, där Terran R har som mål att flyga till mars XNUMX. 

Relativitetsutrymme

Relativitetsområdet har vuxit till ett företag som stärker en Värdering på 4.2 miljarder dollar och säkra över 1.3 miljoner kvadratmeter tillverkningsyta på en anmärkningsvärt kort period. Företaget har varit beviljat flera patent kring dess 3d-utskriftsteknik och till och med några av dess legeringar. Företaget kan göra det delvis på grund av den fullständiga egentillverkningen, där andra rakettillverkare förlitar sig på leveranskedjor och externa tillverkare. Relativity Space gör detta helt på egen hand i 1 av sina fyra lager utspridda över USA. De har inte bara lyckats få in all nödvändig teknik, de har också lyckats bli det fjärde företaget i Cape Canaverals historia för att ha en dedikerad startramp har de också en bas på flygvapenbasen Vandenberg. 

Relativity Spaces egenutvecklade teknologier har gjort det möjligt för dem att tillverka nydesignade 3d-skrivare som använder plasmabågsurladdning och lasrar som svetsar med aluminiumlegeringar med en hastighet av 10 tum per sekund av svetstråd designad helt internt. Detta har gjort det möjligt för dem att bättre ställa in slutprodukten för att passa deras specifika behov vid aldrig tidigare skådade hastigheter. Maskininlärning optimerar en mer flytande design som i många fall producerar delar som annars skulle vara nästan omöjliga att tillverka.

Ellis och hans team var tvungna att lösa flera oförutsedda tekniska utmaningar som metallskevning. I det här fallet kom teamet fram till att det bästa tillvägagångssättet var att lära sig de exakta specifikationerna för vridning som är inneboende för varje legering och använda maskininlärningsalgoritmerna för att bättre anpassa sina program för att passa den specifika legering som används för processen. Detta gjorde det möjligt för dem att beräkna och justera därefter för att integrera delens skevhet i måtten när de skapades. Ellis uppger att över raketens längd har denna algoritm lett till en tolerans inom 2 tusendelar av en tum. Detta är ytterligare ett exempel på hur maskininlärning kan gynna tillverkningen. 

Förenkling skjuter upp prioriteringslistan

I tidigare generationer av raketutforskning var redundans obligatoriskt för varje beslut som NASA tog. I händelse av ett potentiellt fel måste varje del ha minst en reservdel. Detta tänkande kan ses i ingenjörs- och tillverkningsbesluten genom de flera iterationerna av NASA-raketer. Men var står vi när målet är att minska delar och förenkla tillverkningen av raketer? Hur kommer detta att påverka redundans?

I Relative Spaces fall är förenklingen av raketen fördelaktig för redundans. Minskningen av antalet delar är direkt relaterad till det enkla underhållet och möjligheten att byta eller reparera delar på begäran. Med framsteg inom 3D-utskrift och de minskade storlekskraven för högkvalitativa skrivare är det nu möjligt att ha 3D-skrivare ombord på flygplan i bemannade flygningar och potentiellt vara stationerade på koloniserade planeter.

Detta kan ses i hela Terran 1- och Terran T-raketerna, från deras insprutningsmunstycken tillverkade av en enskild del till expansionskammarnas kylsystem som trycks direkt in i de uppvärmda ytorna. Dessa alltför förenklingar har resulterat i mer tillförlitliga och kostnadseffektiva delar som lätt kan tillverkas nästan var som helst för att passa skrivaren. Detta kommer också att möjliggöra minskat underhåll och stilleståndstid på grund av bristen på praktiska krav för att demontera och återmontera delen.