Espaço da Relatividade: Foguetes impressos em 3D competem com a SpaceX

Três dias antes de os astronautas partirem na Apollo 8, o primeiro voo ao redor da lua, o chefe de segurança da NASA, Jerome Lederer, fez um discurso que foi ao mesmo tempo reconfortante e arrepiante. Sim, disse ele, o programa lunar dos Estados Unidos era seguro e bem planejado — mas, mesmo assim, “a Apollo 8 tem 5.600.000 peças e um milhão e meio de sistemas, subsistemas e montagens. Mesmo que todos funcionassem com 99,9% de confiabilidade, poderíamos esperar 5.600 defeitos.”

A missão, em dezembro de 1968, foi quase perfeita — um prelúdio para o pouso da Apollo 11 no verão seguinte. Mas ainda hoje, meio século depois, os engenheiros lutam com a complexidade das máquinas que constroem para ir ao espaço. O Artemis I da NASA, seu foguete do Sistema de Lançamento Espacial ordenado pelo Congresso em 2010, sofreu uma série de atrasos antes de finalmente ser lançado em novembro de 2022. E o SpaceX de Elon Musk pode ser elogiado por sua perspicácia de engenharia, mas lutou por seis anos antes de seu primeiro lançamento. vôo bem-sucedido em órbita.

A Relativity prevê instalações de impressão 3D algum dia na superfície marciana, fabricando muito do que as pessoas da Terra precisariam para viver lá.

Existe uma maneira melhor? Uma empresa iniciante chamada Relativity Space está prestes a experimentar um. Seu foguete Terran 1, diz, tem cerca de um décimo de peças de veículos de lançamento comparáveis, porque é feito por meio de impressão 3D. Em vez de dobrar metal, fresar e soldar, os engenheiros programam um robô para depositar camadas de liga metálica no lugar.

O primeiro foguete da Relativity, diz a empresa, está pronto para partir do Complexo de Lançamento 16 em Cabo Canaveral, na Flórida. Quando isso acontecer, possivelmente no final deste mês, a empresa diz que transmitirá a decolagem no YouTube.

Concepção artística do foguete Terran R planejado pela Relativity. A empresa diz que deve ser capaz de transportar uma carga útil de 20.000 kg para a órbita baixa da Terra.Relatividade

“Mais de 85 por cento do foguete em massa é impresso em 3D”, disse Scott Van Vliet, chefe de engenharia de software da Relativity. “E o que é realmente legal é que não apenas reduzimos a quantidade de peças e mão de obra necessária para construir um desses veículos ao longo do tempo, mas também reduzimos a complexidade, reduzimos a chance de falha quando você reduz a peça conte e simplifique o processo de construção.”

A Relativity diz que pode montar um foguete terrestre em dois meses, em comparação com os dois anos de alguns foguetes construídos convencionalmente. A velocidade e o custo de fazer um protótipo – digamos, para teste de túnel de vento – são reduzidos porque você diz à impressora para fazer um modelo em escala reduzida. Há menos desperdício porque o processo é aditivo. E se algo precisar ser modificado, você reprograma a impressora 3D em vez de uma reequipamento lenta e cara.

Os investidores notaram. A empresa diz que os financiadores incluem BlackRock, Y Combinator e o empresário marco cubano.

“Se você entrar em qualquer fábrica de foguetes que não seja a nossa”, disse Josh Brost, chefe de desenvolvimento de negócios da empresa, “ainda verá centenas de milhares de peças vindas de milhares de fornecedores e ainda sendo montadas usando muito trabalho manual. e muitas ferramentas de grande correção.”

Terran 1 Nariz Cone TimelapseConfira este lapso de tempo de nossa construção de cone de nariz para Terran 1. Este marco marca a primeira vez que criamos esta forma única …

O Terran 1, classificado como capaz de colocar uma carga útil de 1.250 kg em órbita baixa da Terra, destina-se principalmente como uma plataforma de teste. A Relativity contratou uma variedade de futuros clientes para lançamentos de satélites, mas o primeiro Terran 1 (“Terran” é uma palavra para terráqueo) não transportará um satélite de cliente pagante. O primeiro voo recebeu o nome brincalhão de “Boa sorte, divirta-se” – GLHF para abreviar. Eventualmente, se as coisas estiverem indo bem, a Relativity construirá boosters maiores, chamados Terran R, que, espera-se, competirá com o SpaceX Falcon 9 em lançamentos de até 20.000 kg. A Relativity diz que o Terran R deve ser totalmente reutilizável, incluindo o estágio superior – algo que outras empresas de lançamento comercial não conseguiram. Nas renderizações atuais, o foguete é, como diz a empresa, “inspirado pela natureza”, moldado para cortar a atmosfera à medida que sobe e volta para a recuperação.

Várias das principais pessoas da Relativity vieram da SpaceX de Musk ou da empresa espacial de Jeff Bezos, Blue Origin, e, como Musk, eles dizem que sua visão é uma presença permanente em Marte. Brost chama isso de “a Estrela do Norte de longo prazo para nós”. Eles dizem que podem imaginar instalações de impressão 3D algum dia na superfície marciana, fabricando muito do que as pessoas da Terra precisariam para viver lá. “Para que isso aconteça”, diz Brost, “você precisa ter recursos de fabricação autônomos e incrivelmente flexíveis”.

A impressora 3D Stargate de quarta geração da Relativity.Relatividade

Exatamente como a Relatividade fará todas essas coisas é um trabalho em andamento. Ele diz que sua tecnologia 3D o ajudará a trabalhar de forma iterativa – encontrando erros à medida que avança e corrigindo-os ao imprimir o próximo foguete, e o próximo, e assim por diante.

“Na fabricação tradicional, você precisa fazer muito trabalho antecipadamente e ter muitos recursos de design prontos com bastante antecedência”, diz Van Vliet. “Você tem que investir em ferramentas fixas que muitas vezes podem levar anos para serem construídas antes que você realmente desenvolva um artigo para seu veículo de lançamento. Com impressão 3D e manufatura aditiva, conseguimos construir algo muito, muito rapidamente.”

O próximo passo é tirar o primeiro foguete da plataforma. Será que vai dar certo? Brost diz que um teste importante será atingir o q máximo – o ponto de pressão dinâmica máxima no foguete à medida que ele acelera pela atmosfera antes que o ar ao seu redor fique mais fino.

“Se você olhar para a história, para novas empresas espaciais fazendo grandes foguetes, não há uma única que tenha feito seu primeiro foguete em sua primeira tentativa. Seria uma grande conquista se conseguíssemos alcançar a órbita em nosso lançamento inaugural”, disse Brost.

“Já participei de muitos lançamentos em minha carreira”, diz ele, “e nunca fica menos emocionante ou estressante para mim”.