巨大なAI搭載ロボットがロケット全体を3Dプリント

ロボットが昼夜を問わず働き、ほとんど人間の手を借りずにロケットを製造している工場にとって、駐車場に響き渡るうめき声は耳障りな対照をなしている。

「あれはキアヌ・リーブスのスタントジムだ」と、Relativity SpaceのCEO兼共同創業者であるティム・エリスは言う。同社は3Dプリンターと人工知能（AI）を融合させ、ヘンリー・フォードが自動車にもたらしたものをロケットに応用しようとしているスタートアップ企業だ。Relativity Spaceの工場に詰めかけたロボットの間を歩きながら、エリスは完成したばかりの同社のロケットの上段を指差した。この上段はまもなくミシシッピ州に輸送され、最初のテストが行​​われる予定だ。エリスは外の世界に身振りで示しながら、道の向こうにはスヌープ・ドッグが運営するレコーディングスタジオがあると言った。

どちらのAリストのスターもレラティビティ・スペースのロケット工場を訪れたことはないが、この意外な隣人の存在は、同社の主張を裏付けているようだ。同社はどこでもロケットを製造できる。しかし、理想的な宇宙では、隣人はスヌープ・ドッグよりもさらに異星人だろう。レラティビティ・スペースはロケットを製造するだけでなく、火星で製造したいと考えている。具体的にどのように？エリス氏によると、その答えはロボット、それも大量のロボットだという。

レラティビティ・スペースのロサンゼルス本社の搬入口のドアを開けると、世界最大級の金属3Dプリンター4台が昼夜を問わずロケット部品を量産しているのが目に入る。同社独自の最新型プリンター「スターゲイト」は高さ約9メートルで、機械から触手のように突き出た2本の巨大なロボットアームを備えている。スターゲイトプリンターは、レラティビティ・スペースの最初のロケット「テラン1」の質量比約95%を製造する予定だ。3Dプリンターで製造されない部品は、電子部品、ケーブル、そして少数の可動部品とゴム製ガスケットだけだ。

ロケットを3Dプリント可能にするために、エリス氏のチームはロケットの設計方法を根本的に見直す必要がありました。その結果、Terran-1は同等のロケットに比べて部品数が100分の1になります。例えば、Terran-1のAeonエンジンはわずか100個の部品で構成されていますが、一般的な液体燃料ロケットは数千個の部品で構成されます。エリス氏によると、部品を統合し、3Dプリント用に最適化することで、Relativity Spaceは原材料から発射台までわずか60日で製造できるようになるとのことです（少なくとも理論上は）。Relativity SpaceはまだTerran-1の完全な組み立てを完了しておらず、ロケットの打ち上げは早くても2021年以降になると予想しています。

「フルスケールのテストは、この新技術を証明する上で、同社にとって最大のマイルストーンとなるだろう」と、宇宙コンサルティング会社ノーザン・スカイ・リサーチのシニアアナリスト、シャグン・サチデヴァ氏は語る。その後、同社は60日ごとに新しいロケットを投入する必要があるのか​​といった、自社のアプローチに関する他の疑問にも取り組み始めることができる。

レラティビティ・スペースは、このロケットがニッチな市場を開拓できると考えている。完成すると、Terran-1は約30メートルの高さになり、最大2,800ポンド（約1,200kg）の衛星を低軌道に打ち上げることができる。これは、Rocket LabのElectronのような小型衛星打ち上げ機を上回りながら、SpaceXのFalcon 9のような大型ロケットのペイロード容量をはるかに下回る。エリス氏によると、Terran-1は特に中型衛星の打ち上げに適しているという。

3Dプリントを活用しているロケット会社はRelativity Spaceだけではありません。SpaceX、Blue Origin、Rocket Labなども、特定の部品のプリントに3Dプリントを活用しています。しかし、エリス氏は宇宙産業はもっと大きな視点で考える必要があると考えています。長期的には、3Dプリントロケットが火星表面への重要インフラの輸送の鍵となるとエリス氏は考えています。例えば、これらのロケットは、火星周回軌道への科学実験の打ち上げや、地球へのサンプルの帰還などに活用できる可能性があります。

29歳のエリス氏と共同創業者の26歳のジョーダン・ヌーン氏は、大学時代からロケットの開発に携わってきた。南カリフォルニア大学の名門ロケットチームで働き、その後ブルーオリジンとスペースXに就職した。ブルーオリジンでは、エリス氏は同社の積層造形プログラムの立ち上げに携わった。在学中、彼は人間の手をほとんど必要としないロボットロケット工場の構想を描き始めた。

しかしまず、彼は巨大な3Dプリンターをいくつか手に入れる必要があった。レラティビティ・スペースのロボットロケット工場の心臓部はスターゲイトで、エリス氏によると世界最大の金属3Dプリンターだという。スターゲイトの最初のバージョンは約4.5メートルの高さで、3本のロボットアームで構成されている。これらのアームは金属の溶接、プリンターの進捗状況の監視、そして欠陥の修正に使われる。

燃料タンクやロケット本体などの大型部品を印刷するには、プリンターがアームに沿って何マイルにも及ぶ特注のアルミニウム合金線を先端まで送り出し、そこでプラズマアークが金属を溶かします。アームは溶けた金属を薄い層状に堆積させ、機械のソフトウェアにプログラムされたパターンに従って動きを調整します。同時に、アーム先端のプリンターヘッドから非酸化性ガスが噴出され、堆積部位に一種の「クリーンルーム」が作り出されます。

レラティビティ・スペースは現在、スターゲイトの新型機を開発しており、ロケットのフェアリングや燃料室といった、さらに大型の部品を一度にプリントできる。高さは2倍で、アームは2本のみだが、それぞれのアームは従来機よりも多くのタスクをこなせる。エリス氏によると、次期スターゲイトはさらに2倍の大きさになり、最終的にはより大型のロケットを製造できるようになるという。

Stargateプリンターは大型部品を迅速に印刷する必要がある場合に適していますが、ロケットエンジンなど、より精密な部品を印刷する場合、Relativity社は他の航空宇宙企業が使用しているのと同じ市販の金属3Dプリンターを使用しています。これらのプリンターは、レーザーで超微細なステンレス鋼の粉末を層状に溶接するという、異なる印刷技術を採用しています。

エリス氏によると、レラティビティ社のロケットの真の秘密は、プリンターに指示を出す人工知能にあるという。印刷前に、レラティビティ社は印刷物の仕上がりをシミュレーションする。アームが金属を堆積させると、一連のセンサーが視覚、環境、さらには音声データを取得する。レラティビティ社のソフトウェアは、この2つのデータを比較することで印刷プロセスを改善する。「プリンターをトレーニングできるようになったため、不良率が大幅に低下しました」とエリス氏は語る。

新しい部品が作られるたびに機械学習アルゴリズムは向上し、最終的には3Dプリントを自ら修正できるようになるでしょう。将来的には、3Dプリンターは自らのミスを認識し、完璧な部品が完成するまで金属を切削・追加していくでしょう。エリス氏は、これが自動化製造を新たな領域へと進化させる鍵だと考えています。

「火星で何かを印刷するには、非常に不確実な状況に適応できるシステムが必要です」とエリス氏は語る。「そこで私たちは、他の惑星での印刷にも実際に応用できると考えられるアルゴリズムの枠組みを構築しているのです。」

少なくとも地球規模の問題に関しては、レラティビティ・スペースのロケット製造アプローチが未来への道であると確信している人は皆無ではない。同じく3Dプリント技術を活用するスタートアップ企業、ランチャー・スペースのCEO、マックス・ハオト氏は、航空宇宙産業、特にエンジン部品において「誰もが3Dプリントを可能な限り迅速に活用しようとしている」と述べている。「問題は、従来のタンク製造方法と比較して、3Dプリントのアルミニウムタンクが価値があるかどうかだ」とハオト氏は言う。「我々はそうは思わないが、今後どうなるか見守ろう」

レラティビティ・スペース社は既に、テレサットLEO社やモメンタス社を含む大手衛星事業者数社と数億ドル規模の契約を締結している。しかし、レラティビティ・スペース社に投資したトライブ・キャピタル社のパートナー、アルジュン・セティ氏は、同社の将来は打ち上げサービスだけにとどまらないと見ている。セティ氏は、レラティビティ・スペース社が中小規模の宇宙企業に重要なインフラを提供できる点において、アマゾン・ウェブ・サービス（AWS）に匹敵すると語った。

ノーザン・スカイ・リサーチのサチデヴァ氏は、レラティビティ・スペースの航空宇宙3Dプリンティングにおける専門知識は、ロケット以外にも永続的な価値を持つ可能性があると考えている。「火星でロケットの完全製造までには至らなくても、レラティビティ・スペースは軌道上で他の部品を製造できるかもしれません」とサチデヴァ氏は語る。「これは業界全体にとって非常に大きな進歩です。」

それでも、ロケットは最初の目標です。これまで3Dプリントエンジン、圧力タンク、ターボポンプのテストを行ってきました。しかし、やるべきことはまだまだたくさんあります。

ロケットが完成すれば、エリス氏とチームはフロリダ州ケネディ宇宙センターの第16発射施設へ打ち上げる準備を整える。レラティビティ・スペースは、スペースX、ブルーオリジン、ユナイテッド・ローンチ・アライアンスと共に、この発射台の長期リース契約を締結している。完全3Dプリントロケットの初飛行は宇宙探査における重要な節目となるだろうが、レラティビティ・スペースにとっては、火星への長い旅の始まりに過ぎない。

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