Відправити в космос 3D-друковані ракети прагне молодий підприємець

Нова космічна гонка: Роль 3D-друку

Людство знову спрямувало свій погляд до зірок. Нова космічна гонка набирає обертів, і в авангарді цього руху йдуть не лише гіганти на кшталт NASA та SpaceX, а й сміливі стартапи. Однією з ключових технологій, що змінюють правила гри в аерокосмічній галузі, став 3D-друк. Можливість швидко створювати складні деталі, скорочувати витрати та прискорювати цикли розробки відкриває небачені раніше перспективи. Саме на цю технологію зробив ставку молодий підприємець Тім Елліс, заснувавши компанію Relativity Space.

Поки Ілон Маск будує плани колонізації Марса, а Джефф Безос розвиває космічний туризм, Relativity Space обрала свій шлях – створення ракет, майже повністю надрукованих на 3D-принтері. Це не просто технологічний експеримент, а амбітна спроба кардинально змінити підхід до виробництва космічної техніки.

Relativity Space: Амбіції молодого візіонера

Бачачи, як Тім Елліс згорбився над своїм ноутбуком на самоті в одній із кімнат на великій конференції з космічної індустрії кілька років тому, навряд чи можна було уявити, що він стане помітною фігурою в галузі. Однак заснована ним у грудні 2015 року компанія Relativity Space швидко привернула увагу та інвестиції.

Елліс, який здобув ступінь магістра аерокосмічної інженерії в Університеті Південної Каліфорнії, зумів зібрати команду досвідчених фахівців, зокрема ветеранів зі SpaceX та Blue Origin. Його бачення – використовувати адитивні технології для створення дешевших, швидших і гнучкіших у виробництві ракет – знайшло відгук в інвесторів Кремнієвої долини.

«У Кремнієвій долині вважають, що ти робитимеш тонни великих ставок, і багато з них повністю втратять гроші. Але ті, що досягнуть успіху, заплатять за всіх, хто програв — і в результаті вийде величезний результат, наприклад, це буде наступний Google або наступний SpaceX», — пояснював Елліс філософію венчурного інвестування.

Terran 1: Революція в ракетобудуванні?

Флагманським проєктом Relativity Space стала ракета Terran 1. Її унікальність полягала в тому, що близько 85% її маси (включно з двигунами Aeon 1) планувалося виготовляти за допомогою 3D-друку металами. Це був безпрецедентний крок, спрямований на радикальне спрощення виробничого процесу.

Ракета Terran 1 була спроєктована для виведення корисного навантаження до 1250 кг на низьку навколоземну орбіту (ННО). Це робило її ідеальною для запуску невеликих супутників, попит на які стрімко зростав завдяки розвитку супутникових угруповань для зв'язку, спостереження Землі та інших завдань.

Унікальні 3D-принтери Stargate

Для реалізації своїх амбіцій Relativity Space розробила власні гігантські 3D-принтери Stargate. Ці системи, що використовують технологію селективного лазерного плавлення (SLM) або аналогічні методи роботи з металом, здатні друкувати великогабаритні компоненти ракет, такі як паливні баки та елементи корпусу. Використання таких принтерів з великою областю друку є ключовим елементом стратегії компанії щодо автоматизації та спрощення виробництва.

Переваги адитивного виробництва в космосі

Ставка Relativity Space на 3D-друк була заснована на низці вагомих переваг цієї технології для аерокосмічної галузі.

Скорочення кількості деталей

Компанія стверджувала, що завдяки 3D-друку їхня ракета Terran 1 складатиметься зі 100 разів меншої кількості деталей порівняно з традиційно виробленими ракетами. Це досягається завдяки можливості друкувати складні інтегровані компоненти як єдине ціле, усуваючи необхідність у безлічі зварних швів, кріпильних елементів та складальних операцій. Спрощення конструкції веде до підвищення надійності та зниження ваги.

Швидкість і гнучкість

Однією з найамбітніших заяв Relativity Space була мета скоротити час від отримання сировини до готової до польоту ракети до 60 днів. Традиційне ракетобудування – це довгий процес зі складними ланцюжками постачання та тривалими виробничими циклами. 3D-друк дозволяє значно прискорити прототипування та виробництво. Крім того, він забезпечує гнучкість: наприклад, Relativity Space пропонувала можливість адаптації розміру головного обтічника ракети під конкретні потреби замовника.

Зниження витрат

Автоматизація процесів 3D-друку та скорочення кількості деталей ведуть до зменшення трудовитрат і матеріальних витрат. Хоча розробка та впровадження самої технології потребують значних інвестицій, у довгостроковій перспективі 3D-друк обіцяє зробити запуск супутників доступнішим. Заявлена вартість запуску Terran 1 становила близько 12 мільйонів доларів, що було конкурентоспроможною пропозицією на ринку малих ракет-носіїв.

Ці переваги 3D-друку роблять його привабливим не тільки для стартапів, а й для усталених гравців аерокосмічної індустрії.

Шлях до зірок: Віхи та реальність

Від амбітної ідеї до реального польоту – шлях довгий і тернистий, особливо в ракетобудуванні, де ціна помилки надзвичайно висока.

Фінансування та партнерства

Relativity Space успішно залучала значні інвестиції, зібравши сотні мільйонів доларів від провідних венчурних фондів. Компанія уклала контракти з операторами супутникового зв'язку, такими як Telesat, та отримала доступ до стартових майданчиків на мисі Канаверал від ВПС США. Це свідчило про довіру до підходу компанії з боку інвесторів та потенційних клієнтів.

Перший запуск Terran 1: "Хай щастить, розважся!"

Перший і, як виявилося, єдиний випробувальний політ ракети Terran 1 відбувся 23 березня 2023 року під девізом "Good Luck, Have Fun" (GLHF). Ракета успішно стартувала і пройшла точку максимального аеродинамічного опору (Max-Q), ставши першою ракетою, надрукованою на 3D-принтері та що працює на метані, якій це вдалося. Однак через аномалію в другому ступені ракета не змогла досягти орбіти.

Незважаючи на невдачу з виходом на орбіту, політ продемонстрував життєздатність основної концепції 3D-друкованої ракети та надав цінні дані для подальшої розробки.

Стратегічний поворот: Terran R

Незабаром після польоту Terran 1 компанія Relativity Space оголосила про стратегічне рішення зосередити всі зусилля на розробці своєї наступної, значно більшої та повністю багаторазової ракети – Terran R. Цей крок був продиктований аналізом ринку, який показав зростаючий попит на запуски важчих корисних навантажень.

Terran R проєктується як прямий конкурент Falcon 9 від SpaceX. Вона також буде значною мірою виготовлена за допомогою 3D-друку та розрахована на багаторазове використання як першого, так і другого ступеня. Цей амбітний проєкт потребує ще більших технологічних проривів та інвестицій.

Майбутнє 3D-друку в аерокосмічній галузі

Досвід Relativity Space, незважаючи на змішані результати першого запуску, підкреслює величезний потенціал адитивного виробництва в космосі. Технологія дозволяє створювати легкі та міцні конструкції складної геометрії, оптимізовані під конкретні завдання, що неможливо або вкрай дорого при використанні традиційних методів.

Інші компанії, такі як Rocket Lab, також активно використовують 3D-друк для виробництва компонентів своїх ракет (наприклад, двигунів Rutherford). Використання інженерних пластиків та, особливо, металевих сплавів у 3D-друку відкриває шлях до створення ефективніших та надійніших космічних апаратів.

Від друку інструментів і запчастин прямо на борту МКС до створення цілих ракетних двигунів та конструкцій – 3D-друк стає невід'ємною частиною сучасного виробництва в аерокосмічній сфері.

Висновок: Друкуючи шлях на Марс?

Історія Relativity Space – це яскравий приклад того, як сміливі ідеї та інноваційні технології можуть кинути виклик усталеним галузям. Хоча шлях до створення повністю 3D-друкованих і надійних ракет виявився складнішим, ніж передбачалося спочатку, компанія продемонструвала принципову можливість такого підходу та стимулювала подальший розвиток адитивних технологій у космосі.

Чи зможе Terran R скласти конкуренцію гігантам ринку? Покаже час. Але одне можна сказати напевно: 3D-друк вже змінює вигляд аерокосмічної індустрії, роблячи космос трохи ближчим і доступнішим. І хто знає, можливо, саме надруковані на 3D-принтері компоненти стануть основою для майбутніх місій до Місяця та Марса.

Зацікавилися можливостями 3D-друку? У 3D4U ви знайдете широкий вибір 3D-принтерів – від моделей для початківців до професійних систем, здатних вирішувати складні інженерні завдання. Ознайомтеся з нашим каталогом і почніть втілювати свої ідеї в реальність!