Relativity Aerospace は次の SpaceX になるでしょうか?

Terran-1 ロケットは初飛行に失敗しましたが、Relativity Aerospace 社は大型ロケット構造に 3D プリント技術を使用することの実現可能性を検証することに成功しました。これまでの製造モデルの転覆は、第一段の再利用可能なTerran-Rロケット計画と火星の植民地化のビジョンと目標と相まって、探究心と革新の活力にあふれた企業として、Relativity Aerospaceはますます注目を集めています。

小型ロケットスタートアップの中で最高

Relativity Aerospace は、2015 年に Tim Ellis 氏と Jordan Noone 氏によって共同設立され、それぞれ CEO と CTO を務めています。 2人は大学で出会い、後にそれぞれブルーオリジンとスペースXで働いた。仕事の中で、彼らは従来の製造業のボトルネックと、3Dプリントや自動化などの新興技術の可能性を発見し、最終的にRelativity Aerospaceを設立することを決意しました。 SpaceXと同様に、Relativity Aerospaceは、3Dプリントされた打ち上げロケットと3Dプリント技術に基づく火星現地製造ソリューションを使用して、火星の植民地化のビジョンを実現したいと考えています。

ワームホール本部の概念図

Relativity Aerospace は米国カリフォルニア州ロングビーチに本社を置き、「The Wormhole」という独特の SF 風味を持つ名前を使用しています。この施設はかつてボーイング社のC-17輸送機製造工場であり、面積は約100万平方メートルです。 Relativity Aerospace による改修後、この施設には冶金研究室、粉末床溶融結合プリンター、ミッションコントロールセンター、数十台の「スターゲート」プリンターが設置され、これらはすべて Terran-R ロケットの開発と製造をサポートするために使用されます。さらに同社は、ロングビーチに「ポータル」というコードネームの成熟したテラン1ロケット製造工場を所有しており、NASAのステニス宇宙センターには比較的完成したエンジン製造および試験施設があり、規模を拡大しているほか、米国の東海岸と西海岸の両方で米軍から発射場の使用権を取得している。上記の設備により、ロケット開発から打ち上げサービスまで、事業全般を遂行することが可能となります。

2023年初頭現在、Relativity Aerospaceは8回の資金調達を完了しており、合計54社が投資に参加し、資金調達総額は13億米ドルに達しています。特に、2021年に再利用ロケット「Terran-R」を発表した後、ラウンドEの資金調達で6億5000万ドルを獲得し、同社の評価額は42億ドルに達した。 Rocket Lab、Virgin Orbit、Astra、Firefly Aerospace、ABLなどの小型ロケット新興企業と比較すると、初飛行の時期は遅かったものの、同社のロケットは完全な3Dプリント製造技術を採用し、第一段の再利用可能なTerran-Rロケットを提案しており、ソリューションがより革新的で、火星の植民地化という壮大なビジョンを持っているため、資本からより好まれ、資金調達額が最も多い小型ロケット新興企業となった。また、SpaceXを除いて最も多くの資金を調達しているロケット会社でもあります。

レラティビティ・エアロスペースの急速な発展は、企業がリスクを取って革新を起こすことを可能にする米国の投資環境と大きく関係している。フィナンシャル・タイムズは2月の報道で、米国と欧州のベンチャーキャピタルの違いについて言及した。米国のベンチャーキャピタルの基盤は大きく、「富の創造」（Wealth Creation）に傾倒する傾向があるのに対し、欧州のベンチャーキャピタルの基盤は比較的小さく、「富の保全」（Wealth Preservation）に傾倒する傾向があるという。したがって、アメリカのベンチャーキャピタリストは、ハイリスク・ハイリターンの技術革新（ロケット開発など）への投資に積極的です。

基礎研究開発能力が強化・向上した

米国政府による商業宇宙開発の推進を背景に、Relativity Aerospace 社は軍と NASA の支援を得て基礎研究開発能力を大幅に強化しました。

軍はRelativity Space社に打ち上げ施設を提供した。 2019年1月、レラティビティ・エアロスペース社は、ケープカナベラルにあるLC-16発射場を改修して使用し、テラン1ロケットを打ち上げるために米空軍と5年間の使用契約を締結し、空軍は同社に基本的な発射場の能力保証を提供した。 2020年、レラティビティ・エアロスペースは、将来の太陽同期軌道（SSO）打ち上げミッションのために、米国西海岸のヴァンデンバーグ宇宙軍基地にあるB330施設を使用する権利を空軍から取得しました。現在、Relativity Aerospace 社は、Terran-1 ロケットの打ち上げに向けて LC-16 ステーションの改良と改修を行っています。

LC-16発射ステーションレイアウトの概略図

Relativity Aerospace と NASA 間の宇宙協定法 (SAA) に基づき、ケネディ宇宙センター、ステニス宇宙センター、マーシャル宇宙飛行センターはすべて、Relativity Aerospace に技術、施設、機能を提供しています。

2016年から2022年にかけて、Relativity Aerospaceはステニス宇宙センターといくつかの契約を締結しました。一方で、このセンターは、R​​elativity Aerospace 社がロケットエンジンの研究開発、設計、製造を完了できるよう支援します。一方、同社は、Terran-Rロケット試験施設およびエンジン組立工場の建設のために、同センターの複数のエンジン試験台および施設を同社に貸与する予定である。施工計画は下図の通りです。

2019 年 8 月、Relativity Aerospace とケネディ宇宙センターは SAA 契約を締結しました。この契約に基づき、ケネディ宇宙センターは Relativity Aerospace に対し、打ち上げロケットのテスト、地上設備の材料とコンポーネントの実施、テスト結果のエンジニアリング分析の支援などに関するサポートを提供します。 2020年9月、Relativity AerospaceはNASAのマーシャル宇宙飛行センターとSAA契約を締結しました。この契約により、Relativity Aerospaceのロケットエンジン設計の支援、ロケットエンジン開発の記録、エンジン関連コンポーネントのテスト、主要なロケットエンジン技術のテスト結果の収集が行われます。

バイデン大統領、2022年にレラティビティ・エアロスペースの3Dプリント部品を視察

2022年、「Additive Manufacturing Forward」サプライチェーンイニシアチブを立ち上げる前に、産業部門の付加製造の成果を視察した際、バイデン米大統領は、Relativity Aerospace社の3Dプリントエンジン燃焼室を見学するために立ち止まった。 2015年にオバマ前大統領がイーロン・マスク氏とともにケープカナベラル宇宙基地の発射施設を訪問した時ほど注目度は高くないが、これは米国政府が新興の民間航空宇宙企業を魔法の武器とみなし、奨励姿勢を強め続けていることを示している。

迅速な反復の概念を継続する

同社の創業者はスペース・エクスプロレーション・テクノロジーズ・コーポレーション出身であるため、企業文化やコンセプトにおいてスペース・エクスプロレーション・テクノロジーズ・コーポレーションと多くの類似点があり、その中で最も重要なのは「迅速な反復」開発モデルです。 Eternal-1エンジンは2017年に試験を開始し、設計の継続的な改善と最適化を伴い、2,000回以上の地上試験を完了しました。テラン1ロケットの設計も絶えず改良が続けられています。例えば、フェアリングの直径は当初 3 メートルでしたが、最初の飛行構成のフェアリングの直径はロケット本体の直径と同じ 2.3 メートルです。 「スターゲイト」3Dプリンターは第4世代に進化しました。 Terran-R再利用ロケットのエンジンは、まずTerran-1ロケットなどを通じて適用され、検証される予定です。Relativity Aerospaceが使用する3Dプリント技術は、ロケット開発における迅速な反復のニーズにまさに応えるものです。開発プロセスでは、3D プリント技術により、部品やプロトタイプの製造をより迅速かつ低コストで完了でき、ソリューションの最適化と検証をより多く実行できるため、従来の製造方法に比べて大きな利点があります。

最初の飛行ミッションで3Dプリント技術が初検証された後、Relativity Aerospaceは上記の利点を基に、Terran-Rの研究開発をさらに加速し、SpaceXの「Falcon 1」から「Falcon 9」への発展の道筋と同様に、小型ロケットから主要な大型・中型ロケットへと急速に転換する可能性があります。再使用可能ロケット「テランR」で画期的な成果が得られれば、多くの新興民間航空宇宙企業にとって重要な力となる可能性が高い。

ステニス宇宙センターにおけるレラティビティ・エアロスペースの計画レイアウトの概略図

まず、打ち上げロケットにおける3Dプリント技術の応用が徐々に拡大しており、従来の生産・製造モデルを覆す可能性があります。 3D プリント技術の最大の特徴は、デジタル製品設計を短期間で完成品に変換できるため、納品サイクルが大幅に短縮されることです。 3Dプリント技術の応用により、生産における従来の技術の障壁を突破することも期待されています。人工知能、機械学習、デジタル技術、シミュレーション技術を組み合わせた3Dプリント技術を使用することで、複雑な部品の生産ニーズを満たし、設計、材料、プロセスから製造上の問題を解決できます。しかし、3Dプリントは主にエンジンインジェクターなどロケットの小型で複雑な部品に使用され、部品点数を大幅に削減しているが、Relativity Aerospace社はこれを大型ロケット構造に適用した初の企業である。 Terran-1ロケットの初飛行により、ロケットの全体構造を3Dプリントすることの実現可能性が予備的に証明​​されましたが、応用事例を充実させ、さまざまな潜在的なリスクを排除するためには、さらなる検証が必要です。 Relativity Aerospace 社がこのチャンスをつかみ、次世代の宇宙探査技術企業になれるかどうかは、同社の 3D プリント技術の応用レベルと効果に大きく左右されるでしょう。

第二に、テラン1号の初飛行の失敗から判断すると、近年小型ロケットの失敗がますます増えており、将来の開発はより大きな課題に直面しています。 2022年以降、世界中でロケット打ち上げの失敗が12回（部分的成功1回を含む）発生しており、そのうち11回は小型ロケット、特に小型ロケットの新興企業の製品でした。例えば、今年最初の3か月間で、米国ABL社のRS-1小型ロケット、ヴァージン・オービット社のLaunch Vehicle One空中発射ロケット、レラティビティ・エアロスペース社のTerran-1が相次いで失敗した。これらのスタートアップは、もともと小型衛星の急速な発展に対応するために設立されましたが、ファルコン9の相乗り打ち上げとの競争に直面したとき、これらの小型ロケットは価格面で優位性がなく、打ち上げが頻繁に失敗し、信頼性は主力ロケットよりもはるかに劣っています。そのため、これらの新興企業のビジネスロジックが完結できるかどうかは大きく疑問視されており、多くの上場小型ロケット企業の株価が継続的に下落していることからも、小型ロケットで小型衛星を打ち上げるというモデルが市場に認知されていないことがうかがえる。そのため、ますます多くの小規模ロケット会社が変革を起こし、大型・中型ロケットに注力し始めています。小型ロケットは、技術と能力の初期蓄積を達成するためのテスト場として機能する可能性が高い。

最後に、今日、アメリカの新興商業宇宙軍が急速に発展したのは、主に政府の支援と、アポロ計画、スペースシャトル計画、再使用型打ち上げロケットなどの主要プロジェクトへの数十年にわたる継続的な投資と研究を通じて米国の宇宙機関が蓄積した深い技術的基盤のおかげであり、さまざまな挫折も含んでいます。これらの要因が相まって、米国における十分な産業規模と十分な技術力のレベルが達成されたが、それは一夜にして実現したわけではない。

さらに、米国の資本環境はベンチャーキャピタルに有利な傾向があり、失敗に対する許容度も高いため、革新的な開発を促進する環境がさらに促進されます。したがって、ヨーロッパを含む他の宇宙開発国や地域がアメリカのモデルを直接学ぶことは困難です。また、自らの特性を踏まえて、現実的かつ合理的な発展の道筋を策定する必要がある。 (著者: 楊凱、王林)

この記事はもともとSpace Exploration誌2023年第6号に掲載されたものです。

出典: スペース・エクスプロレーション・マガジン