Чи змінює Relativity Space космічну промисловість?

За останні 62 роки американська космічна промисловість розробила та створила свою справу в зовнішньому космосі з швидкістю, яку люди не могли уявити, досягнувши нашої власної місяця, віддалених сонячних систем та за їхніми межами. Але що, якщо я скажу вам, що ця галузь ось-ось переживе зміну парадигми технологій. Компанії, такі як Relativity Space та SpaceX (SPCX ), очолюють одну з найбільших змін у технологіях та виробництві, яку ця галузь може коли-небудь пережити. У цій статті ми розглянемо, які технології та досягнення Relativity Space використовує для завоювання цієї мети.

Хто такий Тім Елліс?

Щоб краще зрозуміти Тіма Елліса, нам потрібно глянути далі. Як молодий чоловік, Тім визнав свою здатність до гіперфокусування та багатозадачності через свою одержимість Лего, так що Тім досі має постійно зігнутий великий палець на правій руці через надзвичайну кількість часу та зусиль, витрачених на будівництво Лего.

Елліс почав у Університеті Південної Каліфорнії, де він планував закінчити навчання як сценарист і вивчати як частина програми Тематичної опції USC. Однак під час своєї першої зустрічі зі студентами він змінив свою спеціальність на аерокосмічну інженерію. Елліс і інший співзасновник Relativity та технічний директор Джордан Нун, обидва займали керівні посади в Лабораторії ракетного двигуна USC. Під час свого перебування в Лабораторії ракетного двигуна Елліс і Нун допомогли запустити перший студентський проєкт і побудований ракету в космос. Навчаючись в USC Елліс мав 3 стажування в Blue Origin і отримав ступінь бакалавра наук та магістра наук.

Після закінчення навчання Елліс продовжував працювати на повну ставку в Blue Origin протягом 5 років, сильно зосереджуючись на друкованих на 3D-принтері ракетних технологіях. Пізніше він служив інженером із розробки двигунів для системи управління рухом екіпажу. Він пізніше буде заслужений за те, що привів друкування на 3D-принтері всередину Blue Origin.

Походження

Під час того, як Елліс і Нун витратили свій час на розробку технологій адитивного виробництва, спеціально розроблених для допомоги ракетному двигуну, вони визнали вагомість впливу цих технологій на космічну промисловість і вирішили переслідувати більш амбіційний підхід до виробництва ракет.

Елліс і Нун пішли на запуск Relativity Space Industries у 2015 році. Спочатку вони шукали підняти 500 000 доларів у вигляді стартового капіталу, але без жодного досвіду у зборі коштів для стартапу, Елліс пішов на ризик і вирішив надіслати холодний електронний лист Марку Кубану, очевидно, його електронний лист був досить переконливим, щоб переконати Марка інвестувати весь стартовий капітал у розмірі 500 000 доларів. За тиждень від ідеї, накресленої на серветці Starbucks (SBUX ), до отримання фінансування. Елліс і Нун почали дикий рейд, який пізніше став би унікальною історією успіху.

Елліс і Нун, які спішать, щоб跟ати за темпом зростання, пізніше визнали, що фінансування від Марка прийшло так швидко, що вони фактично не мали жодного місця для розміщення коштів. З коштами на місці та амбіціями завоювати будь-яку задачу, вони почали монументальну справу створення повністю надрукованих на 3D-принтері ракет. На сьогодні Relativity Space успішно зібрала 2,3 мільярда доларів протягом 4 раундів.

Адитивне виробництво

Relativity Space тепер стикається з монументальною задачею створити повністю надруковані на 3D-принтері ракети для поліпшення виробництва ракет, зменшення витрат та збільшення простоти конструкції. Елліс зрозумів, що 3D-принтери були відповіддю на це завдяки їх здатності спрощувати та створювати речі швидше та дешевше, ніж попередні методи інструментального виробництва, і як бонус, ця нова технологія була більш екологічно чистою та енергоефективною.

Час до тестування був зменшений у деяких випадках у 10 разів. Наприклад, попередні покоління ракет потребували близько 10 років, щоб перейти від теорії до життєздатного продукту, а Relativity Space може виробляти прототипи менш ніж за 60 днів. Але це не було так просто, як покупка металевого 3D-принтера та початку виробництва, Relativity Space мала виготовляти自己的 3D-принтери та навіть розробляти внутрішньо свої власні сплави, отримані від власного металевого спеціаліста. Ці досягнення є величезними самі по собі, не кажучи вже про інші ускладнення, які існують при проектуванні ракет.

Адитивне виробництво мало розв’язати майже всі існуючі проблеми космічної промисловості з виробничими лініями, воно ліквідує потребу в спеціальному інструменті, прискорює час від ідеї до життєздатного продукту та дозволяє Relativity Space тестувати та виробляти суттєво більше ітерацій за коротший період, ніж будь-який інший виробник ракет. Коли ви говорите про галузь, яка займається мільйонами та часто навіть мільярдами цінних вантажів, ці технології потрібно спробувати, перевірити та протестувати. Незважаючи на ці перешкоди, компанія отримала найбільшу кількість попередніх замовлень будь-якої приватної космічної компанії в американській історії, зміцнюючи ідею друкування на 3D-принтері та доводячи, що інвестори готові до технологічних досягнень у космічній промисловості, які Елліс і Нун бачили.

Relativity Space 4g принтер.

Об’єм космічної промисловості

Довгострокова проблема космічних подорожей полягала у їх вартості, цей високий поріг перешкоджав меншим країнам запускати космічні програми. Також вважалося, що космічні подорожі ніколи не будуть життєздатними у приватному секторі, доки це не було спростовано SpaceX та Blue Origin. Relativity Space є новачком, який порушує цю галузь, щоб задовольнити потреби країн усього світу. Коли наш попит на супутники та запуски ракет зростає, попит на космічні подорожі зростає експоненціально. На сьогодні космічна галузь оцінюється у 350 мільярдів доларів і за даними Morgan Stanley, очікується зростання до 1,1 трильйона (MS ) до 2040 року.

Близько 50% космічної промисловості складають запуски супутників, визнаючи це, приватний сектор спрямував себе у більш утилітарному напрямку, більш підходящому для розподілу супутників на низькій орбіті. Це є вигідним у більш ніж одному сенсі, потреба у вантажах у космосі зростає, і нам потрібні рішення, які найкраще підходять для транспортування великих кількостей над великі відстані до іноземних планет. Якщо ми хочемо терраформувати планету, таку як Марс, нам потрібно мати можливість виготовляти та створювати на планеті, ми не можемо очікувати відправляти вантажі за потребою на планету, яка знаходиться місяцями подалі.

Relativity Space, з Terran 1 та Terran R, сильно зосереджується на потребах розподілу вантажів. Terran 1 (85% надрукований на 3D-принтері) матиме вантажопідйомність 2700 фунтів, це буде сильно присвячено технологіям збору інформації на борту, оскільки вони тестують та готуються до запуску Terran R у 2024 році, Terran R (95% надрукований на 3D-принтері) очікується мати вантажопідйомність 44 000 фунтів. Tarran 1 краще підходить для місій на низькій орбіті, а Terran R має мету полетіти на Марс у 2024 році.

Relativity space

Relativity space виросла у компанію, яка підтримує оцінку у 4,2 мільярда доларів та забезпечила понад 1,3 мільйона квадратних футів виробничого простору за надзвичайно короткий період. Компанія отримала кілька патентів, що оточують її технології друкування на 3D-принтері, та навіть деяких своїх сплавів. Компанія може робити це частково завдяки повному внутрішньому виробництву, тоді як інші виробники ракет залежать від ланцюгів постачання та зовнішніх виробників. Relativity Space робить це все самостійно у одному з 4 складських приміщень, розкиданих по всій території США. Не тільки їм вдалося привнести всі необхідні технології всередину, але їм також вдалося стати четвертою компанією в історії мису Канаверал, яка має власний стартовий майданчик, вони також мають базу на авіабазі Ванденберг.

Пропрієтарні технології Relativity Space дозволили їм виготовляти нові 3D-принтери, які використовують розряд плазмового лука та зварювання лазером з алюмінієвими сплавами зі швидкістю 10 дюймів на секунду зварюваного дроту, розробленого повністю всередині компанії. Це дозволило їм краще налаштувати кінцевий продукт, щоб задовольнити їх конкретні потреби з раніше невиданих швидкостями. Машинне навчання оптимізує більш плавну конструкцію, у багатьох випадках виробляючи деталі, які інакше були б майже неможливі для виготовлення.

Елліс і його команда мали розв’язати кілька непередбачених технічних проблем, таких як викривлення металу. У цьому випадку команда дійшла висновку, що найкращим підходом було вивчити точні характеристики викривлення, властиві кожному сплаву, та використовувати алгоритми машинного навчання для кращого регулювання їх програм для задоволення конкретного сплаву, який використовувався для процесу. Це дозволило їм розрахувати та пристосувати відповідно до інтеграції викривлення деталі при її створенні. Елліс заявляє, що протягом довжини ракети цей алгоритм привів до толерантності у 2 тисячних дюйма. Це ще один приклад того, як машинне навчання може вигідно вплинути на виробництво.

Упрощення ракетної техніки піднімається у порядку пріоритету

У попередніх поколіннях ракетних досліджень надмірність була обов’язковою для кожного рішення, прийнятого NASA. У разі потенційної відмови кожна деталь вимагала наявності хоча б однієї запасної частини. Це мислення можна побачити в інженерних та виробничих рішеннях протягом кількох ітерацій ракет NASA. Але де ми стоїмо, коли метою є зменшення кількості деталей та спрощення виробництва ракет? Як це вплине на надмірність?

У випадку з Relative Space спрощення ракети є вигідним для надмірності. Зменшення кількості деталей безпосередньо корелює із легкістю обслуговування та можливістю зміни або ремонту деталей за запитом. З вдосконаленнями друкування на 3D-принтері та зменшенням розмірів високоякісних принтерів тепер можливо мати 3D-принтери на борту літаків під час пілотованих польотів та потенційно розміщувати їх на колонізованих планетах.

Це можна побачити по всьому Terran 1 та Terran T, від форсунок, виготовлених з однієї окремої деталі, до систем охолодження камер розширення, надрукованих безпосередньо на нагріті поверхні. Ці надмірні спрощення призвели до більш надійних та економічних деталей, які можна виготовити майже будь-де, де вони можуть поміститися принтер. Це також дозволить зменшити обслуговування та простої через відсутність потреби в ручному демонтажі та повторній збірці деталі.