L'ESA salvaguarda l'accesso garantito dell'Europa allo spazio attraverso il suo programma preparatorio per i futuri lanciatori, FLPP.

FLPP valuta le opportunità ei rischi di diversi concetti di veicoli di lancio e tecnologie associate.

I suoi dimostratori e studi affinano le tecnologie emergenti per dare ai costruttori di missili europei un prezioso vantaggio quando iniziano il lavoro impegnativo per trasformare il progetto scelto in realtà.

Dal laboratorio al lancio

Basato su una scala standardizzata di "Technology Readiness Levels" o TRL, tecnologie che sono state dimostrate in un ambiente di laboratorio al livello 3, sono ulteriormente sviluppati all'interno di FLPP e testati tramite dimostratori integrati per portarli a TRL 6.

Una volta che una tecnologia ha raggiunto il livello 6, gran parte del rischio legato all'utilizzo di una nuova tecnologia in un ambiente spaziale è stato mitigato. Può essere rapidamente trasferito in uno sviluppo fino al volo (TRL 9) con costi e tempi ottimizzati.

Attività FLPP

FLPP definisce i concetti ei requisiti per i nuovi sistemi e servizi di trasporto spaziale. Le tecnologie sono selezionate in base al loro potenziale di ridurre i costi, migliorare la prestazione, migliorare l'affidabilità, o sulla loro capacità di soddisfare le esigenze specifiche di un sistema identificato, dimostratore o missione.

All'interno del programma, i dimostratori integrati sono costruiti combinando più tecnologie in un sistema o sottosistema in modo che l'industria possa utilizzare la tecnologia con fiducia.

Progetti faro

I futuri servizi e sistemi di trasporto spaziale sono valutati in base alla loro competitività e redditività economica.

L'obiettivo dell'ESA è sviluppare un ecosistema di trasporto spaziale robusto e flessibile che soddisfi le esigenze europee. Per realizzare questo, ESA riunisce i suoi vari programmi e business unit, Fornitore di servizi di lancio in Europa, e l'industria come i produttori di veicoli spaziali e le start-up innovative.

I progetti FLPP coprono campi come la propulsione, materiali, riutilizzabilità, metodi di produzione e avionica.

Propulsione:Prometeo, un precursore di un motore a razzo riutilizzabile di classe da 100 tonnellate mira a tagliare i costi attraverso un approccio estremo design-to-cost, nuovi propellenti e tecnologie di produzione innovative.

La produzione additiva strato per strato delle parti del motore consente una produzione più rapida, con meno parti. I propellenti liquidi ossigeno-metano sono altamente efficienti e ampiamente disponibili e quindi un buon candidato per un motore riutilizzabile. Un dimostratore su vasta scala sarà pronto per essere testato a terra nel 2020.

Il dimostratore integrato della tecnologia del ciclo di espansione, o ETID, apre la strada alla prossima generazione di motori criogenici a stadio superiore in Europa nella classe da 10 tonnellate.

Il test di un dimostratore ETID su vasta scala è stato recentemente completato per dimostrare le ultime tecnologie di propulsione. I risultati dei test sono ora sottoposti a un'analisi completa, compreso il controllo incrociato per migliorare i modelli numerici e l'ispezione completa dell'hardware testato.

La sinergia tra i progetti Prometheus ed ETID ha prodotto tecniche di produzione additiva rivoluzionarie per le camere di combustione che riducono i costi e i tempi di consegna.

Un progetto di camera di combustione su piccola scala stampato in 3D per stadi superiori è stato testato presso DLR Lampholdshausen. Utilizza "propellenti immagazzinabili, " chiamati così perché possono essere conservati come liquidi a temperatura ambiente. I motori a razzo che vengono alimentati in questo modo sono facili da accendere in modo affidabile e ripetuto in missioni che durano molti mesi.

Proseguendo da questo progetto e considerando l'impatto ambientale dei propellenti stoccabili attualmente utilizzati, sono in corso indagini per preparare test con nuove combinazioni di propellenti ecocompatibili identificate che rimangono conservabili ma sono molto meno tossiche.

Ulteriori studi sulla propulsione ibrida sono stati avviati dopo il lancio del razzo sonda Nucleus in Norvegia lo scorso anno, che ha raggiunto con successo lo spazio raggiungendo un'altitudine finale di oltre 100 km. Guarda i video completi qui.

Materiali e processi:FLPP ha studiato materiali alternativi per rendere i razzi più leggeri. Il composito di carbonio viene utilizzato per sostituire l'alluminio per strutture più leggere dello stadio superiore e serbatoi di carburante, così come per le carenature dei razzi che proteggono i carichi utili nel loro viaggio nello spazio.

Il materiale in schiuma di poliuretano a cellule chiuse viene spruzzato come isolamento esterno del serbatoio per gli stadi superiori criogenici ed è attualmente in fase di sviluppo una nuova soluzione per le paratie dei serbatoi.

Le strutture di lancio secondarie potrebbero trarre vantaggio dalla produzione additiva di strati per parti strutturali critiche per la frattura costruite in titanio, lega di alluminio e polimero ad alta resistenza.

Riutilizzabilità:FLPP sta anche lavorando alla riutilizzabilità del veicolo di lancio:un test di caduta riuscito ha recentemente dimostrato alcune delle tecnologie per una prima fase riutilizzabile di un microlanciatore.

I test in galleria del vento e la fluidodinamica computazionale stanno fornendo approfondimenti sulle capacità europee di controllare la discesa del primo stadio di un lanciatore, torna a terra.

Inoltre, un progetto in corso con una "piattaforma di prova volante" in grado di trasportare carichi utili inizierà presto a eseguire brevi voli di prova di decollo e atterraggio.

Strutture e meccanismi:vari nuovi metodi di produzione stanno migliorando l'efficienza produttiva, ad esempio, una tecnica di "formatura del flusso" modella un elemento metallico in un unico passaggio. Ciò è stato dimostrato in recenti prove di produzione cofinanziate dall'ESA e dalla NASA Langley.

Questa tecnica riduce i cordoni di saldatura rendendo le strutture dei razzi più forti e leggere accelerando la produzione. È anche migliore per l'ambiente perché consente di risparmiare energia e non c'è materiale di scarto. Di recente è stato prodotto e testato con successo un cilindro dimostrativo in alluminio di 3 m di diametro che sarebbe stato utilizzato come interstadio.

FLPP sta studiando attuatori elettromeccanici per una separazione e un'espulsione più fluide dei carichi utili dei lanciatori che ridurrebbero anche i costi per le future evoluzioni dei lanciatori europei.

Avionica:le tecnologie in questo settore si evolvono rapidamente. L'accento è posto sull'aumento dell'automazione per ridurre il livello di sforzo di Guidance Navigation Control (GNC) richiesto durante una missione e per fornire capacità di lancio reattive. FLPP sta attualmente studiando la tecnologia di ottimizzazione della traiettoria in tempo reale a bordo per futuri lanciatori riutilizzabili.

Un nuovo sistema avionico a basso costo che beneficia fortemente dei componenti COTS e di un design GNC rapido ed efficace, la verifica e la convalida saranno dimostrate con un lancio di un razzo sonda entro la fine dell'anno. Ciò servirà anche come utile piattaforma di test per affrontare le nuove tecnologie nel dominio dei lanciatori.

La futura comunicazione wireless ridurrà la necessità di cablaggio sulle strutture dei veicoli di lancio e aumenterà la flessibilità.