La ESA protege el acceso garantizado de Europa al espacio a través de su Programa Preparatorio de Futuros Lanzadores, FLPP.

FLPP sopesa las oportunidades y los riesgos de diferentes conceptos de vehículos de lanzamiento y tecnologías asociadas.

Sus demostradores y estudios perfeccionan las tecnologías emergentes para dar a los constructores de cohetes europeos una valiosa ventaja al comenzar el exigente trabajo de convertir el diseño elegido en realidad.

Del laboratorio al lanzamiento

Basado en una escala estandarizada de "Niveles de preparación tecnológica" o TRL, tecnologías que se han demostrado en un entorno de laboratorio en el nivel 3, se desarrollan aún más dentro de FLPP y se prueban a través de demostradores integrados para elevarlos a TRL 6.

Una vez que una tecnología ha alcanzado el nivel 6, gran parte del riesgo relacionado con el uso de una nueva tecnología en un entorno espacial se ha mitigado. Se puede transferir rápidamente a un desarrollo hasta el vuelo (TRL 9) con costos y horarios optimizados.

Actividades de FLPP

FLPP define los conceptos y requisitos para los nuevos sistemas y servicios de transporte espacial. Las tecnologías se seleccionan en función de su potencial para reducir costos, mejorar el rendimiento, mejorar la confiabilidad, o en su capacidad para satisfacer las necesidades específicas de un sistema identificado, demostrador o misión.

Dentro del programa, Los demostradores integrados se construyen combinando múltiples tecnologías en un sistema o subsistema para que la industria pueda usar la tecnología con confianza.

Proyectos emblemáticos

Los futuros servicios y sistemas de transporte espacial se evalúan en función de su competitividad y viabilidad económica.

El objetivo de la ESA es desarrollar un ecosistema de transporte espacial robusto y flexible que satisfaga las necesidades europeas. Lograr esto, La ESA reúne sus diversos programas y unidades de negocio, Proveedor de servicios de lanzamiento de Europa, e industrias como los fabricantes de naves espaciales y las empresas emergentes innovadoras.

Los proyectos de FLPP cubren campos como la propulsión, materiales reutilización, métodos de producción y aviónica.

Propulsión:Prometheus, un precursor de un motor cohete de clase reutilizable de 100 toneladas tiene como objetivo reducir los costos a través de un enfoque extremo de diseño a costo, nuevas tecnologías de fabricación de propulsantes e innovadoras.

La fabricación aditiva capa por capa de las piezas del motor permite una producción más rápida, con menos partes. Los propulsores líquidos de oxígeno-metano son altamente eficientes y están ampliamente disponibles y, por lo tanto, son un buen candidato para un motor reutilizable. Un demostrador a gran escala estará listo para probar en tierra en 2020.

El demostrador integrado de tecnología de ciclo expansor, o ETID, allana el camino para la próxima generación de motores criogénicos de etapa superior en Europa en la clase de 10 toneladas.

Recientemente se completaron las pruebas de un demostrador ETID a gran escala que demuestra las últimas tecnologías de propulsión. Los resultados de las pruebas ahora se están sometiendo a un análisis completo, incluida la verificación cruzada para mejorar los modelos numéricos, así como la inspección completa del hardware probado.

La sinergia entre los proyectos Prometheus y ETID ha producido técnicas de fabricación aditiva revolucionarias para las cámaras de combustión que reducen los costes y el tiempo de entrega.

En DLR Lampholdshausen se probó un diseño de cámara de combustión a pequeña escala impresa en 3D para las etapas superiores. Utiliza "propulsores almacenables, "llamados así porque pueden almacenarse como líquidos a temperatura ambiente. Los motores de cohetes que funcionan de esta manera son fáciles de encender de manera confiable y repetida en misiones que duran muchos meses.

Continuando con este proyecto y considerando el impacto ambiental de los propulsores almacenables utilizados actualmente, se están llevando a cabo investigaciones para preparar pruebas con nuevas combinaciones de propulsantes ecológicas identificadas que se pueden almacenar pero son mucho menos tóxicas.

Se han iniciado más estudios de propulsión híbrida tras el lanzamiento del cohete de sonda Nucleus en Noruega el año pasado. que alcanzó con éxito el espacio al alcanzar una altitud final de más de 100 km. Mira los videos completos aquí.

Materiales y procesos:FLPP ha estado investigando materiales alternativos para hacer cohetes más livianos. El compuesto de carbono se está utilizando para reemplazar el aluminio para las estructuras de la etapa superior y los tanques de combustible más livianos. así como para carenados de cohetes que protegen las cargas útiles en su camino al espacio.

Se está rociando material de espuma de poliuretano de celda cerrada como aislamiento externo del tanque para las etapas superiores criogénicas y actualmente se está desarrollando una nueva solución para los mamparos de los tanques.

Las estructuras secundarias del lanzador podrían beneficiarse de la fabricación de capas aditivas para piezas estructurales críticas para fracturas construidas en titanio, aleación y polímero de aluminio de alta resistencia.

Reutilización:FLPP también está trabajando en la reutilización de vehículos de lanzamiento; una prueba de caída exitosa recientemente demostró algunas de las tecnologías para una primera etapa reutilizable de un microlanzador.

Las pruebas en túnel de viento y la dinámica de fluidos computacional están proporcionando información sobre las capacidades europeas para controlar el descenso de la primera etapa de un lanzador. de vuelta al suelo.

Además, un proyecto en curso que presenta una "plataforma de banco de pruebas voladora" capaz de transportar cargas útiles pronto comenzará a realizar vuelos de prueba de despegue y aterrizaje cortos.

Estructuras y mecanismos:varios métodos de producción nuevos están mejorando la eficiencia de fabricación, por ejemplo, una técnica de "formación de flujo" da forma a un elemento metálico en un solo paso, como se ha demostrado en pruebas de fabricación recientes cofinanciadas entre la ESA y la NASA Langley.

Esta técnica reduce las costuras de soldadura, lo que hace que las estructuras de los cohetes sean más fuertes y ligeras al tiempo que acelera la producción. También es mejor para el medio ambiente porque ahorra energía y no hay material de desecho. Recientemente se fabricó y probó con éxito un cilindro de demostración de aluminio de 3 m de diámetro que se utilizaría como una etapa intermedia.

FLPP está investigando actuadores electromecánicos para una separación más suave y el descarte de las cargas útiles de los lanzadores que también reducirían los costos para futuras evoluciones de los lanzadores europeos.

Aviónica:las tecnologías en este dominio evolucionan rápidamente. Se hace hincapié en aumentar la automatización para reducir el nivel de esfuerzo de control de navegación con guía (GNC) requerido durante una misión y para proporcionar capacidad de lanzamiento receptiva. FLPP está investigando actualmente la tecnología de optimización de la guía de trayectoria en tiempo real a bordo para futuros lanzadores reutilizables.

Un nuevo sistema de aviónica de bajo costo que se beneficia en gran medida de los componentes COTS y del diseño GNC rápido y eficaz, La verificación y validación se demostrará con el lanzamiento de un cohete sonoro a finales de este año. Esto también servirá como una plataforma de prueba útil para abordar nuevas tecnologías en el dominio del lanzador.

La comunicación inalámbrica futura reducirá la necesidad de cableado en las estructuras de los vehículos de lanzamiento y aumentará la flexibilidad.