Nyt raketbeklædningsdesign giver en mere jævn og rolig kørsel

Satellitter er bygget til at leve i det barske miljø i rummet, men ingeniører skal også tage hensyn til strabadserne på rejsen dertil. ESA har hjulpet RUAG Space Switzerland med at udvikle nye raketbeklædninger, der giver en mere jævn og rolig tur til rummet.

RUAG fremstiller kåber til Europas Ariane og Vega løfteraketter og har for nylig vist, hvordan en mikroperforering af frontpladen på panelerne på kåben kan reducere støj og vibrationer, og hvordan et nyt hængsel og aktiveringssystem kan reducere chokket ved at adskille kåben fra løfteraketten, når den når rummet.

"Nuværende teknologi er afhængig af en enkel, kompakt og meget pålideligt system, der fjerner den beskyttende kåbe omkring tre minutter inde i flyvningen i en højde af omkring 100 km, det er når raketten kommer ind i rummet, " forklarede Jørgen Bru, ESA's Future Launchers Preparatory Program Technology Manager.

Ny lav-chok fairing adskillelse og jettison

"Typisk detonerer to pyrotekniske mekanismer for at sprænge hængsler åbne, hvilket gør det muligt for kappehalvdelene sikkert at adskille og vride sig væk fra nyttelasten stuvet inde. Det hele sker på et splitsekund og er en meget præcis, synkroniseret hændelse."

Disse pyrotekniske enheder slynges ud med kåben. De leverer en kraftig kraft, mens de er relativt lette og kompakte, og er gennemprøvet teknologi.

"Imidlertid, når disse pyrotekniske anordninger er aktiveret, det skaber en stærk stødeffekt, som overføres til løfteraketten og dens nyttelast. Satellitter er designet til at modstå dette, men virksomheder efterspørger nu mere komfort, tilføjede Jørgen.

Pyrotekniske systemer kræver grundig test, før de kvalificeres til flyvning, som er intens, dyrt og kræver vakuumforhold. En stor fordel ved RUAGs udskiftningssystem til lav-chok-separation og jettison er, at der ikke er behov for et dyrt vakuumkammer til test, fordi adskillelse er afhængig af en lidt langsommere ikke-pyroteknisk proces, hvilket gør friktionen med luft i jordprøver meget mindre signifikant.

RUAG kan opnå de samme resultater ved at bruge et sæt forudbelastede hængsler og pneumatiske aktuatorer kombineret med et passivt sprøjtesystem, der skubber delene væk, når separationssystemerne er aktiveret.

"Dette nye adskillelses- og kastesystem, baseret på hængsel og aktuator, reducerer stød og øger nyttelastkomforten under adskillelseshændelsen, " tilføjede Alberto Sánchez Cebrian, Projektleder hos RUAG.

Hvert separationssystem er diskret. Denne modulære tilgang reducerer udviklingsomkostningerne, da dele kan forbedres eller udskiftes uden at påvirke hele systemet. Test er enklere, og mekanismen kræver heller ingen synkronisering.

Test blev udført på en 2,6 m Vega-kåbe, men det nye system er skalerbart til kåber af Europas tunge løfteraket Ariane.

Sideløbende med separationstestene, modellering af et indbygget støjreducerende perforeret isoleringslag i kåbens sandwichpaneler gav en lovende støjreduktionsløsning uden stigning i masse eller volumen.

Betydelig støjreduktion blev opnået uden nogen synlig indvirkning på sandwichpanelernes strukturelle ydeevne. Dette system kunne erstatte akustiske dæmpermåtter, der bruges i øjeblikket i raketbeklædning. Test af større paneler vil fortsætte i næste projektfase.

Disse aktiviteter blev finansieret og udført inden for ESA's Future Launchers Preparatory Program.

RUAGs beklædningsmodifikationer vil tillade design af mere sarte satellitter og slappe af kravene til løfteraketten.