Satellieten zijn gebouwd om in de barre omgeving van de ruimte te leven, maar ingenieurs moeten ook rekening houden met de ontberingen van de reis daarheen. ESA heeft RUAG Space Switzerland geholpen om nieuwe raketstroomlijnkappen te ontwikkelen die een soepelere, stillere rit naar de ruimte bieden.

RUAG vervaardigt stroomlijnkappen voor de Ariane- en Vega-draagraketten in Europa en heeft onlangs aangetoond hoe een microperforatie van de voorplaat van de panelen van de stroomlijnkap geluid en trillingen kan verminderen, en hoe een nieuw scharnier- en bedieningssysteem de schok kan verminderen van het scheiden van de stroomlijnkap van het lanceervoertuig wanneer het de ruimte bereikt.

"De huidige technologie is gebaseerd op een eenvoudige, compact en zeer betrouwbaar systeem dat de beschermende stroomlijnkap op ongeveer drie minuten in de vlucht op een hoogte van ongeveer 100 km afwerpt, dat is wanneer de raket de ruimte binnenkomt, " legde Jorgen Bru uit, ESA's Future Launchers Voorbereidingsprogramma Technology Manager.

Nieuwe low-shock kuipscheiding en overgooier

"Gewoonlijk ontploffen twee pyrotechnische mechanismen om de scharnieren open te laten barsten, waardoor de halve kuipdelen veilig kunnen worden gescheiden en weggedraaid van de lading die erin is opgeborgen. Het gebeurt allemaal in een fractie van een seconde en is een zeer nauwkeurige, gesynchroniseerde gebeurtenis."

Deze pyrotechnische apparaten worden met de stroomlijnkap overboord gegooid. Ze leveren een krachtige kracht terwijl ze relatief licht en compact zijn, en zijn bewezen technologie.

"Echter, wanneer deze pyrotechnische apparaten worden geactiveerd, het creëert een sterk schokeffect dat wordt overgebracht op de draagraket en zijn lading. Satellieten zijn ontworpen om dit te weerstaan, maar bedrijven vragen nu om meer comfort, ’ voegde Jorgen toe.

Pyrotechnische systemen moeten grondig worden getest voordat ze gekwalificeerd zijn voor vluchten, die intens is, duur en vereist vacuümomstandigheden. Een groot voordeel van het vervangende low-shock scheidings- en afwerpsysteem van RUAG is dat er geen dure vacuümkamer nodig is voor tests, omdat de scheiding afhankelijk is van een iets langzamer niet-pyrotechnisch proces waardoor de wrijving met lucht bij grondtests veel minder groot is.

RUAG kan dezelfde resultaten bereiken met behulp van een set voorgeladen scharnieren en pneumatische aandrijvingen in combinatie met een passief afwerpsysteem dat de onderdelen wegduwt zodra de scheidingssystemen zijn geactiveerd.

"Dit nieuwe scheidings- en afwerpsysteem, gebaseerd op scharnier en actuator, vermindert schokken en verhoogt het comfort van de lading tijdens de scheiding, " voegde Alberto Sánchez Cebrian toe, Projectmanager bij RUAG.

Elk scheidingssysteem is discreet. Deze modulaire aanpak verlaagt de ontwikkelingskosten omdat onderdelen kunnen worden verbeterd of vervangen zonder het hele systeem aan te tasten. Testen is eenvoudiger en het mechanisme vereist ook geen synchronisatie.

Er zijn tests uitgevoerd op een Vega-stroomlijnkap van 2,6 m, maar het nieuwe systeem is schaalbaar voor stroomlijnkappen van Europa's zware draagraket Ariane.

Naast de scheidingstesten, modellering van een ingebouwde geluidsreducerende geperforeerde isolatielaag in de sandwichpanelen van de stroomlijnkap leverde een veelbelovende oplossing voor geluidsreductie op zonder toename van massa of volume.

Aanzienlijke geluidsreductie werd bereikt zonder duidelijke impact op de structurele prestaties van de sandwichpanelen. Dit systeem zou akoestische absorptiematten kunnen vervangen die momenteel in raketstroomlijnkappen worden gebruikt. Het testen van grotere panelen wordt in de volgende projectfase voortgezet.

Deze activiteiten werden gefinancierd en uitgevoerd binnen het Future Launchers Preparatory Programme van ESA.

RUAG's aanpassingen aan de kuip zullen ontwerpen van meer delicate satellieten mogelijk maken en de eisen aan het draagraket versoepelen.