ESA's Prometheus is de voorloper van ultra-low-cost raketvoortstuwing die flexibel genoeg is om in een vloot van nieuwe lanceervoertuigen voor elke missie te passen en mogelijk herbruikbaar zal zijn.

Tijdens de Space19+ Council-bijeenkomst in Sevilla, Spanje afgelopen november, ESA heeft volledige financiering ontvangen om het huidige Prometheus-motorontwerp tot een technische volwassenheid te brengen die geschikt is voor de industrie. Ontwikkeld door ArianeGroup, Prometheus wordt nu gezien als de sleutel tot het voorbereiden van concurrerende toekomstige Europese toegang tot de ruimte.

Door een ontwerp-naar-kostenbenadering toe te passen bij de productie van Prometheus, ESA streeft ernaar de productiekosten van de huidige Ariane 5 Vulcain 2-motor met een factor tien te verlagen.

Functies zoals variabele stuwkracht, meerdere ontstekingen, geschiktheid voor hoofd- en boventraptoepassing, en geminimaliseerde grondoperaties voor en na de vlucht maken Prometheus ook tot een zeer flexibele motor.

Deze Prometheus-precursor werkt op vloeibaar zuurstof-methaan, wat zorgt voor een hoog rendement, maakt standaardisatie en operationele eenvoud mogelijk. Methaandrijfgas is ook overal verkrijgbaar en gemakkelijk te hanteren.

Op korte termijn is het waarschijnlijk dat operationele motoren zullen profiteren van de toepassing van Prometheus-technologieën.

Aankomende tests onder toezicht van ArianeGroup in de testfaciliteit van Lampoldshausen van het DLR German Aerospace Center in Duitsland zullen de hardwarecomponenten valideren voor het eerste Prometheus-motortestmodel (M1).

In voorbereiding, de P5-testbank krijgt een drijfgastank met een capaciteit van 250 kubieke meter voor methaan. Dit stelt ingenieurs in staat om testconfiguraties efficiënt te wisselen tussen Prometheus en Ariane 6's Vulcain 2.1 main stage engine, ook in ontwikkeling.

De belangrijkste subsystemen worden vervaardigd. De eerste elementen die vorig jaar werden gebouwd, profiteerden van nieuwe methoden zoals additive layer manufacturing (ALM) die de productie versnelt, realiseert minder onderdelen en verlaagt de kosten aanzienlijk.

ALM bouwt laag voor laag een structuur op, wat veel sneller en gemakkelijker is dan het traditionele proces van het wegsnijden van bulkmateriaal. Complex, geoptimaliseerde onderdelen, onmogelijk te vervaardigen via klassieke methoden, kan worden gemaakt met minder materiaal en energie, en in veel minder productiestappen.

Onderdelen vervaardigd en nu klaar om te testen zijn onder meer de turbine van de turbopomp, pompinlaat- en gasgeneratorkleppen. In maart worden de kamerkleppen en de boordcomputer van de raketmotor geleverd voor motorbeheer en -bewaking - het onderdeel dat dit een 'slimme' motor maakt en mogelijk herbruikbaar.

Het eerste verbrandingskamermodel wordt eind juni verwacht terwijl de verbrandingskamer voor M1 in december 2020 wordt geleverd.

Ingenieurs zullen eind dit jaar de M1-demonstrator op ware grootte in elkaar zetten om in 2021 op de grond te testen.

Er zullen nog meer Prometheus-motoren worden gebouwd om in de toekomst getest te worden.

Ook binnen het Future Launchers Preparatory Programme van ESA, Arianeworks bereidt momenteel een demonstratie van herbruikbare voertuigen voor tijdens de vlucht genaamd Themis, die de Prometheus-precursormotor zal bevatten.

Prometheus vertegenwoordigt een doorbraak op het gebied van kosten en productie en het robuuste ontwerp is de basis voor toekomstige evoluties van Ariane tot 2030.