A ESA salvaguarda o acesso garantido da Europa ao espaço através do seu Programa Preparatório para Lançadores de Futuros, FLPP.

O FLPP avalia as oportunidades e riscos de diferentes conceitos de veículos lançadores e tecnologias associadas.

Seus demonstradores e estudos aprimoram tecnologias emergentes para dar aos construtores de foguetes da Europa uma valiosa vantagem à medida que iniciam o exigente trabalho de transformar o projeto escolhido em realidade.

Do laboratório ao lançamento

Com base em uma escala padronizada de "Níveis de Preparação de Tecnologia" ou TRL, tecnologias que foram demonstradas em um ambiente de laboratório no Nível 3, são desenvolvidos no FLPP e testados por meio de demonstradores integrados para aumentá-los para TRL 6.

Quando uma tecnologia atinge o nível 6, muito do risco associado ao uso de uma nova tecnologia em um ambiente espacial foi mitigado. Pode ser rapidamente transferido para um desenvolvimento até o vôo (TRL 9) com custo e cronograma otimizados.

Atividades FLPP

O FLPP define os conceitos e requisitos para novos sistemas e serviços de transporte espacial. As tecnologias são selecionadas por seu potencial de redução de custos, melhorar o desempenho, melhorar a confiabilidade, ou em sua capacidade de atender às necessidades específicas de um sistema identificado, demonstrador ou missão.

Dentro do programa, Os demonstradores integrados são construídos combinando várias tecnologias em um sistema ou subsistema para que a indústria possa usar a tecnologia com confiança.

Projetos emblemáticos

Os futuros serviços e sistemas de transporte espacial são avaliados por sua competitividade e viabilidade econômica.

O objetivo da ESA é desenvolver um ecossistema de Transporte Espacial robusto e flexível que atenda às necessidades europeias. Para alcançar isto, ESA reúne seus vários programas e unidades de negócios, Provedor de serviços de lançamento da Europa, e indústria, como fabricantes de espaçonaves e start-ups inovadores.

Os projetos FLPP cobrem campos como propulsão, materiais, capacidade de reutilização, métodos de produção e aviônica.

Propulsão:Prometheus, um precursor de um motor de foguete reutilizável da classe de 100 toneladas tem como objetivo cortar custos por meio de uma abordagem extrema de design a custo, novos propelentes e tecnologias de fabricação inovadoras.

A manufatura aditiva camada por camada de peças de motor permite uma produção mais rápida, com menos peças. Os propelentes líquidos de oxigênio-metano são altamente eficientes e amplamente disponíveis e, portanto, um bom candidato para um motor reutilizável. Um demonstrador em grande escala estará pronto para ser testado em solo em 2020.

O Demonstrador Integrado de Tecnologia de Ciclo Expansor, ou ETID, abre o caminho para a próxima geração de motores criogênicos de estágio superior na Europa na classe de 10 toneladas.

O teste de um demonstrador ETID em escala real foi recentemente concluído, comprovando as tecnologias de propulsão mais recentes. Os resultados do teste estão agora passando por análise completa, incluindo verificação cruzada para melhorar os modelos numéricos, bem como a inspeção completa do hardware testado.

A sinergia entre os projetos Prometheus e ETID resultou em técnicas de manufatura aditiva revolucionária para câmaras de combustão que reduzem o custo e o tempo de execução.

Um projeto de câmara de combustão em pequena escala impresso em 3D para estágios superiores foi testado em DLR Lampholdshausen. Ele usa "propelentes armazenáveis, Chamados assim porque podem ser armazenados como líquidos em temperatura ambiente. Os motores de foguete movidos dessa forma são fáceis de acender de forma confiável e repetida em missões que duram muitos meses.

Dando continuidade a este projeto e considerando o impacto ambiental dos propelentes armazenáveis ​​usados ​​atualmente, investigações estão em andamento para preparar testes com novas combinações de propelentes ambientalmente amigáveis ​​que permanecem armazenáveis, mas são muito menos tóxicas.

Outros estudos de propulsão híbrida foram iniciados após o lançamento do foguete de sondagem Nucleus na Noruega no ano passado, que alcançou o espaço com sucesso ao atingir uma altitude final de mais de 100 km. Assista aos vídeos completos aqui.

Materiais e processos:a FLPP vem investigando materiais alternativos para tornar os foguetes mais leves. O composto de carbono está sendo usado para substituir o alumínio em estruturas mais leves de estágio superior e tanques de combustível, bem como para carenagens de foguetes que protegem as cargas úteis em seu caminho para o espaço.

O material de espuma de poliuretano de célula fechada está sendo pulverizado como isolamento externo de tanques para estágios superiores criogênicos e uma nova solução para anteparos de tanques está sendo desenvolvida atualmente.

Estruturas de lançador secundário podem se beneficiar da fabricação de camada aditiva para peças estruturais críticas de fratura construídas em titânio, liga de alumínio de alta resistência e polímero.

Reutilização:o FLPP também está trabalhando na reutilização do veículo de lançamento - um teste de queda bem-sucedido recentemente provou algumas das tecnologias para um primeiro estágio reutilizável de um microlauncher.

Os testes de túnel de vento e a dinâmica de fluidos computacionais estão fornecendo insights sobre as capacidades europeias para controlar a descida do primeiro estágio de um lançador, de volta ao chão.

Além disso, um projeto em andamento com uma "plataforma de teste voadora" capaz de transportar cargas úteis começará em breve a realizar voos de teste de decolagem e pouso curtos.

Estruturas e mecanismos:vários novos métodos de produção estão melhorando a eficiência da fabricação, por exemplo, uma técnica de "formação de fluxo" molda um elemento de metal em uma única etapa. Isso foi demonstrado em testes de fabricação recentes co-financiados entre a ESA e a NASA Langley.

Essa técnica reduz as costuras de solda, tornando as estruturas de foguetes mais fortes e mais leves, ao mesmo tempo que acelera a produção. Também é melhor para o meio ambiente porque economiza energia e não há resíduos. Um cilindro de demonstração de alumínio de 3 m de diâmetro que seria usado como um palco foi fabricado e testado com sucesso recentemente.

A FLPP está investigando atuadores eletromecânicos para uma separação e alijamento mais suaves de cargas úteis de lançadores, o que também reduziria os custos para evoluções futuras de lançadores europeus.

Aviônica:as tecnologias neste domínio evoluem rapidamente. O foco é dado no aumento da automação para reduzir o nível de esforço de Controle de Navegação de Orientação (GNC) necessário durante uma missão e para fornecer capacidade de lançamento responsivo. A FLPP está atualmente investigando a tecnologia de Otimização de Orientação de Trajetória em Tempo Real para futuros lançadores reutilizáveis.

Um novo sistema aviônico de baixo custo que se beneficia fortemente dos componentes COTS e do projeto GNC rápido e eficaz, a verificação e validação serão demonstradas com o lançamento de um foguete sonoro ainda este ano. Isso também servirá como uma plataforma de teste útil para abordar novas tecnologias no domínio do iniciador.

A comunicação sem fio do futuro reduzirá a necessidade de fiação nas estruturas dos veículos de lançamento e aumentará a flexibilidade.