Relativity Space распечатает ракету целиком

В аэрокосмической индустрия ежегодно создается множество новых компаний, однако, среди них выделяется Relativity Space. Компания, возглавляемая двумя молодыми предпринимателями, которые до этого работали на Blue Origin и SpaceX, стремится к производству ракет, созданным при помощи аддитивных технологий, уменьшая количество деталей в орбитальной ракете со 100 000 до менее, чем 1000.


На переднем плане слева отпечатанный тестовый образец.

Основанная в конце 2015 года, Relativity оставалась в скрытом режиме до прошлого года, но теперь она начинает выходить из тени. И при этом калифорнийская компания раскрывает свои амбициозные планы. В один прекрасный день, компания намерена напечатать ракету на Марсе для возвращения на Землю. «У нас довольно широкое долгосрочное видение», — признал Тим Эллис, один из основателей Relativity, в интервью Ars Technica.

Прежде чем компания достигнет Марса, Relativity Space должна сначала успешно создавать ракеты на Земле. Эллис сказал, что Relativity добилась значительного прогресса в достижении этой цели, уже отпечатав компоненты двигателя для тестовых прожигов. На сегодняшний день компания выполнила более 85 огневых испытаний двигателей различных видов.

Соглашение с NASA

Relativity Space объявила в среду, что она подписала 20-летнее партнерство с NASA Stennis Space Center (NASA SSC) для эксклюзивной аренды 25-акрового испытательного комплекса E4 в Южной Миссисипи. Четыре тестовых стенда на территории комплекса позволят Relativity разрабатывать и тестировать достаточно двигателей для сборки 36 ракет в год, а соглашение включает в себя возможность для компании в конечном итоге расширить свое присутствие до 250 акров.


Тестовый полигон на территории комплекса E4 NASA SSC.

Эллис сказал, что это первое соглашение о коммерческом космосе, подписанное с Stennis Space Center — согласно этим соглашениям, объекты NASA, связанные с запуском, могут использоваться и частным сектором. Космический центр Кеннеди использовал аналогичные соглашения, такие как сделка, позволяющая SpaceX использовать Launch Complex-39A. Это соглашение позволяет Relativity тестировать 24 часа в сутки, семь дней в неделю, заявил Эллис. Компания оценивает партнерство в 30 миллионов долларов.

В отличие от SpaceX, которая построила новые объекты для тестирования двигателей в Макгрегоре, Техасе или Blue Origin, у которой есть испытательный полигон в Западном Техасе, Эллис сказал, что он стремился к партнерству с NASA, чтобы избежать подобных расходов на инфраструктуру. «С этим партнерством нам действительно не нужно изобретать велосипед, — сказал он. «Поскольку у нас есть право на эксклюзивное использование тестового комплекса, нам не нужно запрашивать разрешения, когда мы хотим что-то протестировать».

Движущая сила

Relativity Space далеко продвинулась в разработке ракетного двигателя Aeon 1, в котором используется смесь кислорода и метана. Двигатель Aeon имеет скромную тягу в вакууме около 19 500 фунтов, что меньше 10% от двигателя Merlin 1D, используемого в ракете Falcon 9. Однако, это почти в четыре раза мощнее, чем небольшие двигатели Rutherford, которые стоят на ракете Electron от Rocket Lab меньшего размера.

https://youtu.be/_2UvWTdODPs

Испытание двигателя Aeon
Главное в двигателе Aeon — это не столько его производительность, сколько отсутствие сложности при изготовлении. Эллис рассказал, что двигатель может быть напечатан менее чем за 20 дней, что ускоряет цикл разработки и тестирования. Кроме того, двигатель Aeon имеет всего 100 частей, по сравнению с несколькими тысячами для большинства других двигателей.


Stargate — самый большой принтер для печати металлом, разработанный в компании Relativity Space.

Ракета Terran скоро выйдет из лабораторных стен и устремится на орбиту, приближая начало коммерческой эксплуатации. Для своей первой ракеты Relativity планирует объединить девять двигателей Aeon на первой ступени с одним двигателем на верхней ступени, что уже становится стандартом. РН Terran нацелена на ту часть рынка, которая находится между ракетами класса Electron от Rocket Lab (и другими) и намного большим Falcon 9. Она имеет запланированную грузоподъемность в 1,250 кг для доставки на околоземную орбиту, стоимость запуска составит 10 млн. долларов. Тестовый запуск в настоящее время запланирован на конец 2020 года, а коммерческие запуски начнутся в 2021 году. Как всегда, графики разработки ракет подлежат задержке.

Долгосрочное видение

У компании есть четкое видение, что, в конечном счете, все ракеты будут печататься в больших 3D принтерах, потому что сегодня самые большие затраты — это стоимость человеческого труда. «Мы действительно чувствуем, экстраполируя в будущее, если мы сможем использовать 3D-печать для 90-95 процентов компонентов ракеты, у нас будет ракета-носитель, которая станет болезненным ударом для конкурентов», — сказал Эллис. «Это наиболее дешевая ракета из возможных».

До Relativity Эллис был интерном, а затем работал в Blue Origin, помогая развивать ракетный двигатель BE-4. Он участвовал в создании бизнес-кейса для внедрения 3D-печати металлами в производственный процесс. Соучередитель Relativity, Джордан Нун, работал в SpaceX по программе SuperDraco, которая использовалась для космического корабля Crew Dragon.

И Тим, и Джордан были заинтересованы в 3D-печати и чувствовали, что две из самых передовых компаний в аэрокосмической индустрии Blue Origin и SpaceX не продвигают технологию достаточно далеко. Поэтому они основали Relativity. Они считают, что трехмерная печать не только способна значительно снизить затраты, но и позволит им быстро переделывать и масштабировать новые конструкции.

Дешевле, быстрее, легче

3D-печатные детали автомобилей теперь обычное дело. До сих пор Эллис считает, что игра стоит свеч. По его словам, создание и 3D-печать движка «немного легче, чем ожидалось». Металлы, которые они используют для деталей камеры двигателя, в зависимости от их прочности и структуры, на самом деле на 20 процентов прочнее и имеют более высокую пластичность, чем аналогичные сплавы, не напечатанные с использованием 3D-процесса.

Автоматизация позволила Relativity оставаться очень небольшой компанией — она ​​все еще имеет только 17 штатных сотрудников в то время, когда начинает выполнять летные испытания. Турбонасосы приближенные к полетной конфигурации будут добавлены к испытаниям двигателя в этом году. Эллис сказал, что к концу этого года штат сотрудников расширится примерно до 45 человек, поскольку расширится и производство.