3D プリントロケットは航空宇宙製造業界に革命を起こす可能性があります。この会社は次の SpaceX になるでしょうか?

リー・ビリングス
翻訳：李楊、校正：張孟乾、編集：魏暁

出典: 公開アカウント「Scientific Research Circle」(ID: keyanquan)

ロケットを建造する最良の方法は何でしょうか? 宇宙打ち上げサービス新興企業 Relativity Space の CEO である Tim Ellis 氏にとって、その答えは明白です。印刷することです。エリス氏とジョーダン・ヌーン氏は、アマゾンの億万長者CEOジェフ・ベゾス氏が設立したロケット会社ブルーオリジンで一緒に働いていた。 2015年、エリス氏とヌーン氏は共同でRelativity Spaceを設立した。ヌーンはイーロン・マスクのスペースXでも働いていた。

Blue Origin と SpaceX はどちらも、打ち上げロケットの一部の部品や工具の製造に付加製造としても知られる 3D プリンティングを使用していますが、現在両社ともロケットの大部分の製造には従来の技術に依存しています。 3D プリントされた部品はより軽く、より強く、より簡単に製造できる可能性があることから、エリス氏とヌーン氏はこの機会に飛びつきました。彼らはこの技術を利用して、期待に応え、ロケットを軌道に打ち上げるコストを安くする、より安価で優れたロケットを造ることを決定しました。彼らは、カスタムプリントヘッドとソフトウェアを設計することで、この破壊的な夢を実現しています。

ベンチャーキャピタルから4000万ドルを調達し、ロサンゼルスに2万平方フィートの施設を建設するなど秘密裏に活動していた期間を経て、Relativity Spaceは現在、より大きなロケット部品の印刷とテストを行っている。同社の特許取得済みロケットエンジンは、標準的な工業技術で製造された2,600個の部品ではなく、わずか2つの部品で構成されているとされている。先月、同社はNASAステニス宇宙センターと25エーカーのロケット試験施設の独占使用権について3000万ドルの20年契約を締結した。この施設の4つの試験ステーションにより、理論上はレラティビティ・スペース社は独自のペースで年間36機のロケットを製造できるだけのエンジンを製造することが可能となり、またこの提携により同社はステニス宇宙センターの拠点を10倍に拡大することも可能となる。他の企業も通信や地球近傍観測などのために何千もの新しい衛星を低地球軌道に打ち上げるという同様に野心的な計画を立てているため、このような展開は遅かれ早かれ起こる可能性が高い。

レラティビティ・スペースの完全3Dプリントロケットはまだ製造されておらず、ましてや飛行もされていないが、エリス氏は同社が早ければ2020年に最初のロケットを打ち上げ、その後すぐに商業貨物飛行を行うと考えている。同氏は、すべてがうまくいけば、これは、将来の火星植民地に向けてロケットを印刷して打ち上げ、複数の惑星で人類が生活できるようにするという同社の最終目標に向けた第一歩に過ぎないと語った。

サイエンティフィック・アメリカン誌は最近、エリス氏にインタビューを行い、低軌道の中型衛星の新興市場や、火星でロケットを製造する産業に関する同社の長期ビジョンなど、レラティビティ・スペースの計画について語った。

Scientific American (SA): Relativity Space は他のロケット会社とどう違うのですか?
ティム・エリス (TE): Relativity Space の中心的な使命は、ロケットの製造と打ち上げのためのまったく新しい、根本的に優れたプロセスを作り出すことです。私たちはロケットの設計と製造プロセスを自動化し、できるだけ多くのロケット構造を印刷することに取り組んでいます。 3D プリントは労働要件を削減し、複雑さを簡素化するため、あらゆるロケット生産と航空宇宙製造の未来であると考えています。同社は現在、ソフトウェア、機械学習、冶金学、そして世界最大の金属3Dプリンターを組み合わせたプラットフォーム「Stargate」を開発中です。当社の現在の特許取得済みプリントヘッド、ソフトウェア、金属堆積プロセスにより、Stargate は従来の 3D プリンターよりも 20 ～ 30 倍速く、直径最大 10 フィート、高さ 20 フィートの部品を製造できます。今ではロサンゼルスにある当社の本社ビルとほぼ同じ大きさです。時間が経つにつれて、ハードウェアとソフトウェアの進歩により、より大きなものをより速い速度で印刷できるようになります。

SA: 今ではどれくらいの速さで印刷できますか?
TE: 現在、3D プリントされた部品を使用して、高さ約 100 フィート、幅 7 フィートのロケットを 30 日間でゼロから構築できます。部品が印刷されたら、今後 30 日以内にロケットを組み立て、テストし、統合して打ち上げることが私たちの目標です。そのため、私たちは60日以内に原材料から完全なロケットを製造できるようになることを期待しています。私たちはスターゲイトを使って、独自の打ち上げロケット「Terran 1」とロケットエンジン「Aeon 1」を製造しています。これは当社の打ち上げサービスの基盤となり、当初は1,250kgの衛星を低地球軌道に打ち上げます。今年末までに打ち上げ場所を発表する予定で、初のフルスケール、フルパフォーマンスのテスト飛行は2020年後半に実施され、商業サービスは2021年初頭に開始される予定です。

SA: 打ち上げにはいくらかかりますか?
TE: ロケット打ち上げには1,000万ドルかかります。この価格は、ロシアのソユーズ、欧州のベガ、インドの極軌道衛星打ち上げロケットなどの大型ロケットと比べても依然として非常に競争力がある。これらは私たちが短期的に直面する敵です。他のスタートアップ企業の中には、150キログラムを運ぶことができるRocket LabsのElectronロケットのような、より小型の打ち上げロケットを提供しているところもありますが、私たちのロケットは一度に複数のペイロードを運ぶことができ、衛星1個あたりの価格は2～3倍安くなる可能性があります。

SA: 損益分岐点に達するには、たくさんの衛星を打ち上げる必要があるようですね。キューブサットやその他の超小型衛星のように、ほとんどの衛星は 1,250 キログラム以下かそれ以下ですよね?この需要にどう応えればよいのでしょうか?
TE: 一般的に、安価に製造して飛ばすことができれば、業界では小型衛星よりも大型衛星の需要が高いと見ています。競争が激化するにつれ、衛星は大型化し、光学系、センサー、太陽電池アレイが大型化して性能が向上しています。しかし、通信や地球画像撮影のために低軌道上に配置される衛星の「コンステレーション」もますます増えており、各衛星は数十機、数百機、あるいは数千機の中型宇宙船で構成されています。これは、高度約36,000キロメートルの静止軌道を周回する超大型衛星から、高度1,000キロメートル未満の中型衛星群への宇宙産業における大きな変化の一部です。
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低軌道上の衛星群
SA: この需要の原因は何でしょうか? また、Relativity Space は具体的にどのようにそれに応える準備をしているのでしょうか?
TE: 通信の遅延を減らすという差し迫ったニーズが大きな部分を占めています。遅延を数百ミリ秒から数十ミリ秒に減らすことで、多くの衛星加速アプリケーションが、これまでは不可能だった方法で地上のオプションと競合できるようになります。低軌道の場合、頻繁かつ完全なカバレッジを得るには、複数の軌道を飛行する多数の衛星が必要です。膨大な量のデータを収集して配信するには、実際に地球全体をカバーする必要があります。たとえば、SpaceX は、ファルコンロケットを使用して、世界中に高速ブロードバンド接続を提供する数千の衛星の「星座」である Starlink を構築する予定です。しかし、そのような計画を持っているのはSpaceXだけではない。 SpaceXの競合他社は必ずしもファルコンロケットを使いたいとは思わないかもしれない。そのため、私たちは2つのサービスを行っています。1つは、古い衛星が故障した場合に備えて、新しい中型衛星を衛星群に補給すること、もう1つは、1回の打ち上げで50〜100kgの小型衛星を軌道全体に展開することです。私たちは両方のミッションをコスト効率よく達成することができ、民間および政府から 10 億ドルを超える関心と注文を受けています。秘密保持契約があるため、これについてはあまり詳しく話すことはできませんが、衛星「コンステレーション」の市場は非常に競争が激しいです。ただし、パートナーについては後ほど発表します。

SA: 明らかにあなたは長期的に考えていますね。 NASA の Steny Space Center を 20 年間リースしているということは、すでに 2030 年に向けた計画を立てているということですか?
TE: 正確に言うと、この契約には 10 年間の契約と 10 年間のオプションが含まれており、10 年間のオプション期間内で継続するかどうかを選択できます。実際のところ、20年になります。なぜなら、私たちはここに留まり、ビジネスを成長させ続けたいからです。当社の設計および製造プロセスの最大のポイントは、簡単にスケールアップまたはスケールダウンできることです。したがって、市場がどこへ向かおうとも、ロボット工学とソフトウェア自動化を通じてこのプロセスを合理化することが将来の目標である限り、私たちはこの場所を利用して、最も効率的で最高の配送車両を開発し続けます。最終的には、私たちの方法を使って火星での長期的な人類の居住をサポートしたいと考えています。

SA: なぜ火星なのですか?この点において、Relativity Space はどのような役割を果たせると思いますか?
TE: それが私たちが会社を設立した理由です。 SpaceXのイーロン・マスク氏はかつて「火星に行って、まったく新しい社会を築きたい」と語った。NASAの支援を受けて、彼らは長年にわたり驚くべき成果と進歩を達成してきた。しかし、私が言いたいのは、SpaceX 以外のどの企業もこの目標に向けて協力する姿勢を示していないということです。このプログラムに参加し、この長期的なミッションに貢献するには、さらに多くの企業、少なくとも数十社が必要になると考えています。現在行われている研究のほとんどは、人類を火星に送る方法を見つけることに集中しているようだが、非常に少ない労働力で別の惑星に永続的な社会全体を構築する方法についても検討する必要がある。 Relativity Space が注力するのは、最小限の労力でいかにして持続可能性と拡張性を迅速に実現するかです。火星にどのような工場を建設できるか考えてみましょう。
軽量で、適切なスペースに収まり、未知の環境に直面してもさまざまな製品を製造できるほど柔軟性があることが求められます。今説明したのはまさに 3D プリンターであり、私たちが作りたいのはまさにそれです。地球上の工場で私たちが行うロケットやエンジンの製造はすべて、火星で同じことを行うための基盤となるものです。最終的には、火星から地球へロケットを飛ばすことが目標であり、火星の社会は自給自足になる必要があり、それには商品の生産と輸出が伴わなければなりません。もしこれが起こったら、それは人類の歴史における重大な転換点となるでしょう。もちろん、その前に、別の惑星で完全な社会を築くのに役立つ他の工業製品を作ることもできます。そして、その目標を追求することで、私たちは地球上で本当に素晴らしいビジネスを創造することもできるのです。

出典: リサーチサークル

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