ESA waarborgt Europa's gegarandeerde toegang tot de ruimte via haar Future Launchers Preparatory Programme, FLPP.

FLPP weegt de kansen en risico's van verschillende draagraketconcepten en bijbehorende technologieën tegen elkaar af.

De demonstranten en studies scherpen opkomende technologieën aan om de Europese raketbouwers een waardevolle voorsprong te geven bij het begin van het veeleisende werk om het gekozen ontwerp in realiteit om te zetten.

Van lab tot lancering

Gebaseerd op een gestandaardiseerde schaal van "Technology Readiness Levels" of TRL, technologieën die zijn gedemonstreerd in een laboratoriumomgeving op niveau 3, worden binnen FLPP verder ontwikkeld en getest via geïntegreerde demonstrators om ze te verhogen tot TRL 6.

Zodra een technologie niveau 6 heeft bereikt, een groot deel van het risico dat verbonden is aan het gebruik van een nieuwe technologie in een ruimteomgeving is beperkt. Het kan snel worden overgedragen naar een ontwikkeling tot vlucht (TRL 9) met geoptimaliseerde kosten en planning.

FLPP-activiteiten

FLPP definieert de concepten en vereisten voor nieuwe ruimtetransportsystemen en -diensten. Technologieën worden geselecteerd op hun potentieel om kosten te verlagen, prestatie verbeteren, betrouwbaarheid verbeteren, of op hun vermogen om te voldoen aan de specifieke behoeften van een geïdentificeerd systeem, demonstrator of missie.

Binnen het programma is geïntegreerde demonstrators worden gebouwd door meerdere technologieën in één systeem of subsysteem te combineren, zodat de industrie de technologie met vertrouwen kan gebruiken.

Vlaggenschipprojecten

Toekomstige ruimtevervoersdiensten en -systemen worden beoordeeld op hun concurrentievermogen en economische levensvatbaarheid.

Het doel van ESA is om een ​​robuust en flexibel ruimtevaartecosysteem te ontwikkelen dat in de Europese behoeften voorziet. Om dit te behalen, ESA brengt haar verschillende programma's en business units samen, Europa's lanceringsserviceprovider, en industrie, zoals fabrikanten van ruimtevaartuigen en innovatieve start-ups.

FLPP-projecten hebben betrekking op gebieden zoals voortstuwing, materialen, herbruikbaarheid, productiemethoden en avionica.

Aandrijving:Prometheus, een voorloper van een herbruikbare raketmotor van 100 ton die de kosten wil verlagen door een extreme ontwerp-naar-kostenbenadering, nieuwe drijfgas en innovatieve productietechnologieën.

Additieve laag-voor-laag fabricage van motoronderdelen maakt een snellere productie mogelijk, met minder onderdelen. Vloeibare zuurstof-methaan drijfgassen zijn zeer efficiënt en algemeen verkrijgbaar en daarom een ​​goede kandidaat voor een herbruikbare motor. Een full-scale demonstrator zal in 2020 klaar zijn om op de grond te testen.

De Expander-cycle Technology Integrated Demonstrator, of ETID, maakt de weg vrij voor de volgende generatie cryogene motoren voor de bovenste trap in Europa in de klasse van 10 ton.

Het testen van een full-scale ETID-demonstrator is onlangs voltooid, wat de nieuwste voortstuwingstechnologieën aantoont. De testresultaten ondergaan nu een volledige analyse, inclusief kruiscontrole om numerieke modellen te verbeteren, evenals de volledige inspectie van de geteste hardware.

Synergie tussen de Prometheus- en ETID-projecten heeft baanbrekende additieve productietechnieken voor verbrandingskamers opgeleverd die de kosten en de doorlooptijd verminderen.

Een 3D-geprint kleinschalig ontwerp van een verbrandingskamer voor de bovenste trappen werd getest bij DLR Lampholdshausen. Het maakt gebruik van "opslagbare drijfgassen, " worden zo genoemd omdat ze als vloeistof bij kamertemperatuur kunnen worden bewaard. Raketmotoren die op deze manier worden aangedreven, zijn gemakkelijk betrouwbaar en herhaaldelijk te ontsteken tijdens missies die vele maanden duren.

Voortbouwend op dit project en rekening houdend met de milieu-impact van de momenteel gebruikte opslagbare drijfgassen, er zijn onderzoeken gaande om tests voor te bereiden met geïdentificeerde nieuwe milieuvriendelijke drijfgascombinaties die bewaarbaar blijven maar veel minder toxisch zijn.

Na de lancering van de Nucleus-sondeerraket vorig jaar in Noorwegen zijn verdere onderzoeken naar hybride voortstuwing gestart. die met succes de ruimte bereikte door een uiteindelijke hoogte van meer dan 100 km te bereiken. Bekijk hier de volledige video's.

Materialen en processen:FLPP heeft alternatieve materialen onderzocht om raketten lichter te maken. Koolstofcomposiet wordt gebruikt om aluminium te vervangen voor lichtere constructies voor de bovenste trap en brandstoftanks, evenals voor raketstroomlijnkappen die de ladingen op hun weg naar de ruimte beschermen.

Als externe tankisolatie voor cryogene boventrappen wordt geslotencellig polyurethaanschuimmateriaal gespoten en momenteel wordt een nieuwe oplossing voor tankschotten ontwikkeld.

Secundaire draagraketstructuren zouden kunnen profiteren van de productie van additieve lagen voor breukkritische structurele onderdelen gebouwd in titanium, hoge sterkte aluminiumlegering en polymeer.

Herbruikbaarheid:FLPP werkt ook aan herbruikbaarheid van draagraketten - een succesvolle valtest bewees onlangs enkele van de technologieën voor een herbruikbare eerste fase van een microlauncher.

Windtunneltesten en computationele vloeistofdynamica bieden inzicht in de Europese mogelijkheden om de afdaling van de eerste trap van een draagraket te controleren, terug naar de grond.

In aanvulling, een lopend project met een "vliegend testbedplatform" dat nuttige ladingen kan dragen, zal binnenkort beginnen met het uitvoeren van korte testvluchten voor het opstijgen en landen.

Structuren en mechanismen:verschillende nieuwe productiemethoden verbeteren de productie-efficiëntie, bijvoorbeeld, een "Flow-forming"-techniek vormt een metalen element in één enkele stap. Dit is aangetoond in recente fabricageproeven die mede werden gefinancierd door ESA en NASA Langley.

Deze techniek vermindert lasnaden, waardoor raketstructuren sterker en lichter worden en de productie wordt versneld. Het is ook beter voor het milieu omdat het energie bespaart en er geen afvalmateriaal is. Een aluminium demonstratiecilinder met een diameter van 3 m die als tussentrap zou worden gebruikt, werd onlangs met succes vervaardigd en getest.

FLPP onderzoekt elektromechanische actuatoren voor een soepelere scheiding en het overboord gooien van draagraketladingen die ook de kosten zouden verlagen voor toekomstige evoluties van Europese draagraketten.

Avionica:Technologieën in dit domein evolueren snel. De nadruk wordt gelegd op het vergroten van de automatisering om het niveau van de Guidance Navigation Control (GNC)-inspanning die nodig is tijdens een missie te verminderen en om responsieve lanceringscapaciteit te bieden. FLPP onderzoekt momenteel On-Board Real-Time Trajectory Guidance Optimization-technologie voor toekomstige herbruikbare draagraketten.

Een nieuw goedkoop vliegtuigsysteem dat sterk profiteert van COTS-componenten en een snel en effectief GNC-ontwerp, verificatie en validatie zullen later dit jaar worden gedemonstreerd met een sondeerraketlancering. Dit zal ook dienen als een nuttig testplatform om nieuwe technologieën in het launcher-domein aan te pakken.

Toekomstige draadloze communicatie zal de behoefte aan bedrading op draagraketconstructies verminderen en de flexibiliteit vergroten.