De race is gaande om een ​​Europese herbruikbare raket te ontwikkelen die Europa's autonome en kosteneffectieve toegang tot de ruimte kan garanderen en tegelijkertijd de duurzaamheid van lanceringen kan vergroten.

Lanceervoertuigen - of raketten - zijn essentieel om satellieten en ruimtesondes de ruimte in te brengen. Als ze hun doel hebben bereikt, ze worden meestal weggegooid. Maar aangezien het jaarlijkse aantal nieuwe satellieten het komende decennium naar verwachting zal verviervoudigen, onderzoekers ontwikkelen nu duurzamere, goedkopere herbruikbare draagraketten.

Het eerste herbruikbare lanceersysteem - waarbij sommige of alle componenten zijn teruggevonden - was NASA's Space Shuttle, in gebruik van 1981-2011. Alle onderdelen werden hergebruikt, behalve de externe brandstoftank, die in de atmosfeer zou verbranden. Maar de onderhoudskosten waren hoog, wat leidde tot de opvatting dat het goedkoper was om vervangbare systemen te gebruiken.

Ansgar Marwege van het Duitse Lucht- en Ruimtevaartcentrum (DLR) en zijn collega's denken dat herbruikbare raketten kosteneffectief kunnen zijn als ze rechtop worden geland. "De Space Shuttle was erg complex, omdat het vleugels had enzovoort, " zei Marwege. "Met een verticale overloop, je wilt dat allemaal eenvoudiger maken."

Een van de voordelen van rechtop landen is dat de belasting tijdens het opstijgen en landen gelijk is, wat qua design makkelijker is. Hoewel er meer brandstof nodig is voor de afdaling in vergelijking met andere landingsconfiguraties als gevolg van remmanoeuvres, Marwege zegt dat het weinig invloed zou hebben op de totale kosten, aangezien brandstof relatief goedkoop is.

Marwege en zijn team onderzoeken samen met andere onderzoeks- en industriepartners de belangrijkste technologieën die nodig zijn om een ​​draagraket na een missie verticaal te laten landen als onderdeel van het RETALT-project. Ze kijken naar het landen van een raket met behulp van retro-voortstuwing, waarbij het voertuig wordt afgeremd door stuwkracht op te wekken in de tegenovergestelde richting van zijn beweging. Ze zullen ook onderzoeken hoe een voertuig tijdens de landing moet worden bestuurd. Aangezien de basis van een raket naar verwachting zal opwarmen, een van de projectpartners ontwerpt thermische beveiliging uit kurk.

draagraketten

Het team heeft concepten voor twee verschillende soorten draagraketten. Een daarvan is een heavy-lift launcher die een laadvermogen van maximaal 14 kan dragen, 000 kg, als een weersvoorspellingssatelliet, in een baan rond 36, 000 km boven het aardoppervlak. Het tweede ontwerp is voor kleinere ladingen tot 500 kg die moeten worden vervoerd over afstanden tot ongeveer 140 km. "Deze configuratie zou theoretisch kunnen worden gebruikt voor experimenten zonder zwaartekracht of demonstratievluchten, ’ zei Marwege.

Tot dusver, de onderzoekers zijn begonnen met al het technische werk, zoals de eerste ontwerpen van de landingspoten. In het volgende jaar, ze zullen structurele tests en windtunnelexperimenten uitvoeren om het aerodynamische gedrag te testen met behulp van verkleinde modellen van hun draagraketten. Eén experiment zal de raketmotoren in de windtunnel testen met behulp van hete verbranding, wat een uitdaging is en niet vaak wordt gedaan. Hete gassen gebruiken, echter, beter nabootst hoe motorvermogen in het echte leven wordt gegenereerd.

Naast het verlagen van de kosten, Marwege en zijn collega's verwachten dat hun technologieën een positieve impact hebben op het milieu. Eenmalige systemen creëren puin wanneer ze uiteenvallen in de atmosfeer, waar sommige delen op de grond vallen terwijl andere in de ruimte blijven. Herbruikbare systemen zullen het milieu en de ruimte minder vervuilen, volgens Marwege.

Momenteel, in Europa, er zijn geen draagraketten beschikbaar om kleine satellieten in een baan om de aarde te krijgen.

Wanneer een kleine satelliet naar de ruimte moet worden getransporteerd, het maakt meestal een ritje op een zware draagraket met een grotere satelliet. Maar dat betekent dat de vertrekdatum en de baan worden gekozen door de aannemer die de grotere lading verzendt.

"Het is als een bus die (de kleine satelliet) een beetje ver van hun baan verlaat, zodat ze een voortstuwingssysteem nodig hebben om naar hun gewenste baan te gaan, " zei Xavier Llairo, de mede-oprichter en COO van Pangea Aerospace in Barcelona, Spanje.

Onderhoud

Een lanceerservice voor kleine satellieten wordt momenteel aangeboden door het Amerikaans-Nieuw-Zeelandse bedrijf Rocket Lab. Hoewel het een service op maat mogelijk maakt, het is duurder dan het delen van ritten op een zware draagraket. En Europa wil zijn eigen kleine draagraketten hebben, zodat het zijn toegang tot de ruimte kan controleren. "Het is belangrijk om geostrategische redenen, "zei Llairo. "En omdat het een nieuwe markt is, zou het geweldig zijn om groei te creëren en kansen te bieden in Europa."

Voor een project genaamd RRTB, Llairo en zijn team streven ernaar een kleine draagraket te maken die kosteneffectief is en minstens tien keer kan worden hergebruikt. Ze ontwikkelen een nieuw landingssysteem met behulp van elektrische geleide ventilatoren, een voortstuwingssysteem dat momenteel wordt gebruikt in drones en UAV's. Het zorgt voor een zachte en precieze landing, wat belangrijk is als het systeem wordt hergebruikt.

"De technologie is al bewezen en bestaat in andere sectoren, dus het is niet erg duur, ' zei Llairo.

De hoofdmotor wordt niet gebruikt om te landen, wat de thermische belasting beperkt en de herbruikbaarheid vergroot.

Het project, die vorige maand begon, onderzoekt nu hoe de brandstoftanks herbruikbaar kunnen worden gemaakt, aangezien het dure onderdelen van een draagraket zijn. Het team begint ook te onderzoeken hoe het voertuig tijdens de terugkeer in de atmosfeer kan worden bestuurd door middel van simulaties. Het is een uitdagend onderdeel van de missie vanwege het gewicht en de hoge snelheid van de draagraket en je moet ofwel wat lift genereren of een manier vinden om het voertuig te vertragen. "We analyseren verschillende scenario's en we zullen de meest veelbelovende kiezen, ' zei Llairo.

Naast het transporteren van kleine satellieten naar de ruimte voor wetenschappelijke, commercieel en civiel gebruik, Llairo denkt dat sommige van hun componenten ook andere toepassingen kunnen hebben. De lichtgewicht aerospike-motoren die ze ontwikkelen, bijvoorbeeld, kunnen ook worden aangepast als voortstuwingssystemen voor satellieten in de ruimte. En hun landingssysteem zou kunnen worden gebruikt om noodhulp te bieden aan rampgebieden. "Direct, je hebt vliegtuigen met een parachute om te landen (voorraden) maar ons systeem zou kunnen worden gebruikt om een ​​nauwkeurigere landing te maken, ' zei Llairo.

Minder impact hebben op het milieu is ook een van hun doelen. Afgezien van de groenere referenties die worden verdiend door herbruikbaar te zijn, de raket zal vloeibare zuurstof en vloeibaar methaan als drijfgas gebruiken, waar 80% van de uitstoot gewoon water zal zijn. En hun aerospike-motoren zouden ongeveer 15% efficiënter moeten zijn dan de huidige ontwerpen. "Wij geloven dat (duurzaamheid) de juiste weg is in deze markt, "zei Llairo. "Over 10 of 20 jaar, het zal absoluut gebruikelijk zijn."