ESA går videre med billige, genanvendelige raketmotorer

ESA's Prometheus er forløberen for ultra-lavpris raketfremdrift, der er fleksibel nok til at passe til en flåde af nye løfteraketter til enhver mission, og som potentielt kan genbruges.

På Space19+ rådsmødet i Sevilla, Spanien sidste november, ESA modtog fuld finansiering for at bringe det nuværende Prometheus-motordesign til en teknisk modenhed, der passer til industrien. Udviklet af ArianeGroup, Prometheus ses nu som nøglen i bestræbelserne på at forberede konkurrencedygtig fremtidig europæisk adgang til rummet.

Ved at anvende en design-til-omkostningstilgang til fremstilling af Prometheus, ESA sigter mod at sænke produktionsomkostningerne med en faktor ti af den nuværende hovedfase Ariane 5 Vulcain 2-motor.

Funktioner såsom variabel trækkraft, flere tændinger, egnethed til hoved- og overtrinsanvendelse, og minimeret jordoperationer før og efter flyvning gør også Prometheus til en meget fleksibel motor.

Denne Prometheus-precursor kører på flydende oxygen-methan, som giver høj effektivitet, muliggør standardisering og enkel betjening. Metan drivmiddel er også bredt tilgængeligt og let at håndtere.

På kort sigt er det sandsynligt, at operationelle motorer vil drage fordel af anvendelsen af ​​Prometheus-teknologier.

Kommende tests overvåget af ArianeGroup på DLR German Aerospace Centers Lampoldshausen testfacilitet i Tyskland vil validere hardwarekomponenterne til den første Prometheus motortestmodel (M1).

Under forberedelse, P5-testbænken får en drivmiddeltank med en kapacitet på 250 kubikmeter til metan. Dette vil give ingeniører mulighed for effektivt at skifte testkonfigurationer mellem Prometheus og Ariane 6's Vulcain 2.1 hovedscenemotor, også i udvikling.

De vigtigste delsystemer bliver fremstillet. De første elementer bygget sidste år nød godt af nye metoder såsom additive layer manufacturing (ALM), som fremskynder produktionen, opnår færre dele og reducerer omkostningerne betydeligt.

ALM bygger en struktur lag for lag, hvilket er meget hurtigere og nemmere end den traditionelle proces med bortskæring af bulkmateriale. Kompleks, optimerede dele, umuligt at fremstille med klassiske metoder, kan skabes ved at bruge mindre materiale og energi, og i langt færre fremstillingstrin.

Komponenter fremstillet og nu klar til test inkluderer turbopumpens turbine, pumpeindløb og gasgeneratorventiler. Marts vil se levering af kammerventiler og on-board raketmotorcomputer til motorstyring og overvågning - den del, der gør dette til en 'smart' motor og potentielt genanvendelig.

Den første forbrændingskammermodel forventes i slutningen af ​​juni, mens forbrændingskammeret til M1 vil blive leveret i december 2020.

Ingeniører vil samle M1 fuldskala demonstratoren i slutningen af ​​dette år til test på jorden i 2021.

Yderligere Prometheus-motorer vil blive bygget til test i fremtiden.

Også inden for ESA's Future Launchers Preparatory Program, Arianeworks forbereder i øjeblikket en demonstration af genanvendelige køretøjer under flyvningen kaldet Themis, som vil inkorporere Prometheus precursor-motoren.

Prometheus repræsenterer et gennembrud med hensyn til omkostninger og fremstilling, og dets robuste design er udgangspunktet for fremtidige udviklinger af Ariane til 2030.