KOSMONAUTIKA

Ivan Kremer

Nove letelice

Sve pomoću 3D

„RelativitySpace“, kalifornijska svemirska kompanija, već osam godina radi na pravljenja raketa tehnologijom 3D štampe. Upotreba tehnologije 3D štampe je široko prisutna u svemirskoj industriji, kako za proizvodnju alata korišćenih u svemiru tako i za proizvodnju raketnih delova. Međutim, nijedna kompanija pre ove nije osmislila, proizvela i lansirala raketu zasnovanu na potpuno automatizovanom procesu proizvodnje na osnovu računarskog modela. Ponuda kompanije trenutno uključuje jednokratnu „Terran 1“ raketu koju pokreće njihov 3D štampani „Aeon 1“ motor. U pripremi je višekratna „Terran R“ raketa koja bi trebalo da bude spremna do 2024. godine. Nju će pokretati novi „Aeon R“ motor.

Poslednjih nekoliko godina pokazalo se da je pristup pravljenju raketa kakav se koristi u softverskim kompanijama, put koji donosi brze inovacije. Naime, u drugoj polovini 20. veka, tradicionalne svemirske kompanije, koje su decenijama dobijale ugovore od NASA-e ili od Američkog ministarstva odbrane, držale su se tradicionalnog prisutupa dizajnu. Taj pristup podrazumeva da se dizajn neke letelice godinama usavršava da bi se, tek na kraju, pravio prototip. To je dovodilo do toga da mnogi potencijalno revolucionarni projekti budu otkazani i pre pravljenja prototipa, usled promene fiskalne politike tada aktuelne administracije. Takođe, bilo je slučajeva da su projekti stizali do faze pravljenja prototipa, ali bi prototip pri testiranjima pokazao neki nedostatak, pa bi projekat bio otkazan. Promena paradigme koja se dogodila u poslednjih petnaestak godina, najviše zahvaljujući „SpaceX“-u, učinila je da privatne svemirske kompanije nisu više puki izvođaći radova za agencije američke ili neke druge vlade, već potpuno autonomno osmišljavaju i izvode nove projekte. Taj primat privatnog kapitala, odnosno delimična finansijska nezavisnost od državnih agencija, doveo je do promene pristupa dizajnu. Ljudi iz privatnog sektora, manje opterećeni političkim aspektima od službenika državnih agencija, skloniji su rizičnijim pristupima. I ne samo to, mnogi od njih dolaze iz sveta informacionih tehnologija i softverskog dizajna. U tom svetu, proizvod se prvo izbaci u beta-verziji, pa se naknadno peglaju bagovi.

Shodno tome, u „SpaceX“-u i u drugim startap svemirskim kompanijama koje niču kao pečurke nakon inicijalnog uspeha „SpaceX“-a, neguje se pristup gde se, posle inicijalnog dizajniranja, pravi veliki broj prototipova koji podležu ekstenzivnom testiranju - pri kojem mnogi od njih bivaju uništeni. Pri svakom testu, saznaje se neka nova informacija koja potencijalno poboljšava dizajn i, ukoliko je potrebno, dizajn se menja u hodu. Koliko je samo puta promenjen dizajn glavnog svemirskog broda Starship na kome „SpaceX“ trenutno radi i koliko je prototipova njegovog pogonskog ili glavnog stupnja uništeno?

Više stvari za manje vremena

Glavna prednost koju osnivači „Relativity Space“-a imaju kao ideju vodilju i nude industriji jeste da ovaj proces proizvodnje može ići neuporedivo brže uz potpuno 3D štampanje raketa. U tom slučaju, promena dizajna rakete uključuje samo promenu na računarskom modelu na osnovu kog se štampa, nasuprot promene proizvodne linije, radnika, korišćenih alata i sl. Kraće rečeno, primena tehnologije 3D štampe omogućuje da se proba više stvari za neuporedivo manje vremena. Dizajn se može usavršavati sa svakim lansiranjem, a radna snaga, pa samim tim i ukupna cena lansiranja, može biti svedena na minimum. Ilustracije radi, prošle godine, u „Relativity Space“-u odlučeno je da se prečnik glavnog stepena njihove vodeće „Terran 1“ rakete mora promeniti. U tradicionalnoj svemirskoj kompaniji to bi bila ogromna promena koja bi koštala mnogo i trajala bi dugo. U „Relativity Space“-u to se svelo na par poteza jednog inženjera za tastaturom i mišem. Već sutradan je štampana nova verzija glavnog stepena.

Dodatna prednost kojom se kompanija „Relativity Space“ neskromno hvali je činjenica da se njihove rakete sastoje iz veoma malog broja delova, a u inženjerstvu je poznato da ono što ima manje delova ima manje šanse da se pokvari. Nadalje, na web stranici „Relativity Space“-a tvrdi se da su trenutno u stanju da proizvedu celokupnu funkcionalnu raketu iz sirovih materijala - za svega šezdeset dana! Dakle, brzina proizvodnje je dodatni adut. Treba napomenuti da su, uprkos svim navedenim prednostima, delovi javnosti, kako finansijske tako i inženjerske, izrazili skepsu prema ishodu gde jedna kompanija uspešno paralelno razvija novu metodologiju proizvodnje i dizajnira sopstvene proizvode. Bojazan dolazi iz logike da je teško istovremeno potpuno fokusirati trud i finansije na dva različita istraživačko-razvojna  procesa. Naravno, možda ne uzimaju u obzir da su, u ovom slučaju, pomenuta dva procesa: razvoj tehnologije 3D štampanja raketa i dizajn konkretne rakete sposobne da lansira teret u orbitu, iako zasebni, pre svega, kompatabilni i povezani procesi.

Obezbeđivanje investicija

Mladi osnivači „Relativity Space“-a, Tim Elis i Džonatan Nun prethodno su bili uposlenici dve trenutno najviše javno eksponirane svemirske kompanije - Nun kod „SpaceX“-a, a Elis Blue u „Origin“-a. Radili su baš na 3D štampanju metalnih delova. Međutim, za vreme rada u tim kompanijama, obojica su bili nezadovoljni sporim tempom dizajna i proizvodnje raketa (koji je danas neuporedivo brži nego ranije), kao i nedovoljnom upotrebom mogućnosti koje nudi tehnologija 3D štampe. Zbog toga su, napustivši sigurne poslove u poznatim kompanijama, krenuli putem svoje vizije o tome kako treba pristupiti dizajnu i proizvodnji raketa.
Po osnivanju kompanije, krenula je borba za obezbeđivanje investicija. Jedna od prvih investicija, u iznosu od 500.000 dolara, stigla im je od Marka Kjubana, poznatog preduzetnika i vlasnika košarkaškog kluba „Dalas Maveriks“, nakon što ga je Elis direktno kontaktirao elektronskom poštom. Nedugo zatim, u sklopu jednog biznis-inkubator programa, dizajnirali su i sasastavili prototip svog Stargate 3D štampača, prema njihovim tvrdnjama, najvećeg 3D štampača za metalne delove na svetu. U sklopu pomenutog programa, imali su prilike da demonstriraju svoj Stargate štampač nekim od najvećih investitora Silicijumske doline. Na završetku prvog kruga, odnosno tzv. serije A prikupljanja investicija, uspeli su da prikupe 10 miliona dolara. Naredni krugovi prikupljanja investicija uključivali su stotine miliona dolara; još važnije, potpisivani su ugovori za dostavu tereta u orbitu njihovim raketama, sa mnoštvom velikih kompanija. Neki od investitora u „Relativity Space“ uključuju „Baillie Gifford“, „Blackrock“, „Fidelity“, „General Catalyst“, „Tribe Capital“, a tu su i kompanije koje su iznajmile usluge dostave tereta u orbitu: telekomunikaciona kompanija „Telesat“, „OneWeb“, „Iridium Communications“... kao i svemirske kompanije „Spaceflight Industries“, „Momentus space“, „Vigoride“.
Sve pomenute investicije i ugovori doveli su do toga da procenjena vrednost kompanije „Relativity Space“ danas iznosi oko 4,2 milijarde dolara. Šta „Relativity Space“ nudi kao rezultate, posle skoro decenije rada i velike količine dolara? Kao što je već napomenuto, osim najvećeg 3D štampača za metalne delove, kompanija je dizajnirala i proizvela svoj 3D štampani „Aeon 1“ motor, kao i jednokratnu 3D štampanu raketu „Terran 1“. Pošto su rakete sa višekratnom upotrebom danas norma u svemirskoj industriji, „Relativity Space“ razvija i višekratnu „Terran R“ raketu i poseban „Aeon R motor“ koji ide uz nju.
„Aeon 1“ motor, napravljen od posebne i za tu svrhu izmišljene legure, sastoji se od manje od stotinu delova, od kojih se svaki proizvodi 3D štampom. Kao potisno gorivo, koristi mešavinu tečnog prirodnog gasa i tečnog kiseonika. Prema njihovim tvrdnjava, ovaj izbor potisnog goriva ne samo da je najbolji danas već će u budućim misijama na Mars biti najoptimalniji izbor za ondašnje prilike. Navodi se da je motor prošao više od 2000 testiranja do danas.

Rakete za višekratnu upotrebu

„Terran 1“ je jednokratna raketa sačinjena od dva stepena. Prvi stepen potiskuju devet „Aeon 1“ motora, a drugi potiskuje jedan jedini „Aeon 1“ motor, optimizovan za rad u vakuumu svemira. U nosu rakete, iznad drugog stepena, nalazi se prostor za teret. Prema specifikacijama, maksimalna količina tereta koji može da ponese iznosi 1250 kg za nisku Zemljinu orbitu, ili 900 kg za heliosinhronu orbitu.
Za „Terran R“ raketu je u planu da bude značajno veća i sposobnija od „Terran 1“ rakete. Osim što će biti potpuno višekratna, odnosno što će se njeni stepeni vraćati na Zemlju posle upotrebe i biti sposobni za ponovnu upotrebu posle manjih doterivanja, biće u stanju da lansira oko 20 tona tereta u nisku Zemljinu orbitu. Prvi stepen pokretaće joj osam ili više moćnijih „Aeon R“ motora, a drugi će  pokretati jedan „Aeon 1“ motor, posebno modifikovan da sadrži bakarnu komoru.
Treba pomenuti da je kompanija „Relativity Space“ obezbedila više lokacija za testiranja i lansiranja, širom SAD. Primera radi, 2018. godine je, u okviru Stenis svemirskog centra u Misisipiju, od NASA-e iznajmila objekat velike površine, na 20 godina, za svrhe testiranja motora.
U januaru 2019. „Relativity“ je na tenderu dobio u zakup Lansirni kompleks 16, u okviru baze Američkih svemirskih snaga, u Kejp Kanaveralu.
Tokom leta 2020. „Relativity“ je najavio da razvija drugi lansirni centar u okviru Vandenberg baze Američkih svemirskih snaga, u Floridi.

Uspeh posle niza neuspeha

Posle mnogo miliona dolara, testova i godina, prvo zvanično lansiranje „Terran 1“ rakete bilo je zakazano za mart 2023. godine sa Lansirnog kompleksa 16 u Kejp Kanaveralu. Misija je optimistično nazvana Good Luck, Have Fun shodno njenom probnom i simboličnom karakteru. Komercijalnog tereta nije bilo, ali je, takođe simbolično, u prostor za teret stavljen jedan od prvih metalnih obruča štampanih njihovom tehnologijom. Prvi termin lansiranja bio je 8. mart, ali je lansiranje otkazano zbog problema sa temperaturom goriva u drugom stepenu. Naredni termin bio je 11. marta. Tog dana je bilo je tri pokušaja lansiranja. Prvi put se odustalo zbog vetrova, drugi put zbog ulaska broda u deo mora unutar zone lansiranja, a treći put se odustalo pola sekunde pre poletanja zbog problema sa motorima. Naposletku se potpuno odustalo od tog datuma zbog primećenog problema vezanog za automatsko odvajanje stepeni. Naredni termin, padao je 23. marta. Tog datuma „Terran 1“ raketa poletela - ali nije dostigla orbitu. Posle uspešnog poletanja i odvajanja stepena, pokretanje motora gornjeg stepena nije uspelo.
Iako lansiranje rakete „Terran 1“ u orbitu nije uspelo, proklamovani cilj ove misije bio je da demonstrira pouzdanost 3D štampanja za izradu glavnih strukturnih komponenti rakete, za šta se može reći da je ostvareno. Takvo gledište potkrepljuje činjenica da je raketa izrađena od 3D štampanih delova strukturno izdržala tačku maksimalnog dinamičkog pritiska (tzv. max Q) tokom lansiranja a da se nije prepolovila ili eksplodirala.
Kompaniji „Relativity Space“ sada je na prekretnici, na kojoj se „SpaceX“ nalazio 2008. godine. „Terran 1“ ima značaj za „Relativity“ koji je „Falcon 1“ imao za „SpaceX“. Treba se setiti da je „Falcon 1“ uspešno lansiran tek iz četvrtog pokušaja, a da je Mask bio spreman da odustane posle trećeg neuspešnog pokušaja. Da nije bilo istrajnosti da se četvrti put pokuša, ne bi ni bilo ulaganja privatnog kapitala u svemirskoj industriji, i danas ne bismo pričali o „Relativity Space“-u i 3D štampanim raketama.
Kao što je „SpaceX“ napravio revoluciju u svemirskoj industriji u protekloj deceniji uvođenjem višekratnih raketa kao osnovnim načinom lansiranja, drastično oborivši cenu po kilogramu tereta, tako uvođenje 3D štampanja kao norme u proizvodnji raketa može napraviti još jednu revoluciju, dodatno obarajući cene i čineći svemir dostupnijim većem broju zainteresovanih.

Ivan Kremer

Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"