ESA säkrar Europas garanterade tillgång till rymden genom sitt förberedande program för framtida lanseringar, FLPP.

FLPP väger upp möjligheter och risker med olika bärraketkoncept och tillhörande teknologier.

Dess demonstratorer och studier finslipar framväxande teknologier för att ge Europas raketbyggare ett värdefullt försprång när de börjar det krävande arbetet med att omvandla den valda designen till verklighet.

Från labb till lansering

Baserat på en standardiserad skala av "Technology Readiness Levels" eller TRL, teknologier som har demonstrerats i en laboratoriemiljö på nivå 3, vidareutvecklas inom FLPP och testas via integrerade demonstratorer för att höja dem till TRL 6.

När en teknik har nått nivå 6, mycket av risken förknippad med att använda en ny teknik i en rymdmiljö har mildrats. Det kan snabbt överföras till en utveckling fram till flygning (TRL 9) med optimerad kostnad och tidtabell.

FLPP verksamhet

FLPP definierar koncept och krav för nya rymdtransportsystem och tjänster. Tekniker väljs ut på grund av deras potential att minska kostnaderna, Förbättra prestanda, förbättra tillförlitligheten, eller om deras förmåga att uppfylla de specifika behoven hos ett identifierat system, demonstrant eller uppdrag.

Inom programmet, integrerade demonstratorer byggs genom att kombinera flera tekniker i ett system eller delsystem så att industrin kan använda tekniken med förtroende.

Flaggskeppsprojekt

Framtida rymdtransporttjänster och -system bedöms utifrån deras konkurrenskraft och ekonomiska bärkraft.

ESA:s mål är att utveckla ett robust och flexibelt ekosystem för rymdtransporter som tillgodoser europeiska behov. För att uppnå detta, ESA samlar sina olika program och affärsenheter, Europas leverantör av lanseringstjänster, och industri som rymdfarkoststillverkare och innovativa nystartade företag.

FLPP-projekt omfattar områden som framdrivning, material, återanvändbarhet, produktionsmetoder och flygelektronik.

Framdrivning:Prometheus, en föregångare till en återanvändbar 100-tons raketmotor syftar till att minska kostnaderna genom en extrem design-till-kostnad-strategi, nya drivmedel och innovativ tillverkningsteknik.

Additiv lager-för-lager-tillverkning av motordelar möjliggör snabbare produktion, med färre delar. Flytande syrgas-metandrivmedel är mycket effektiva och allmänt tillgängliga och därför en bra kandidat för en återanvändbar motor. En fullskalig demonstrator kommer att vara redo att testas på marken 2020.

Expander-cycle Technology Integrated Demonstrator, eller ETID, banar väg för nästa generation av kryogena överstegsmotorer i Europa i 10-tonsklassen.

Testning av en fullskalig ETID-demonstrator slutfördes nyligen, vilket bevisade den senaste framdrivningstekniken. Testresultaten genomgår nu fullständig analys inklusive korskontroll för att förbättra numeriska modeller samt fullständig inspektion av den testade hårdvaran.

Synergi mellan Prometheus- och ETID-projekten har gett spelförändrande additiv tillverkningsteknik för förbränningskammare som minskar kostnader och ledtid.

En 3D-printad småskalig förbränningskammardesign för övre steg testades vid DLR Lampholdshausen. Den använder "lagringsbara drivmedel, " kallas sådana eftersom de kan lagras som vätskor vid rumstemperatur. Raketmotorer som drivs på detta sätt är lätta att tända på ett tillförlitligt sätt och upprepade gånger under uppdrag som varar i många månader.

Fortsätter från detta projekt och med tanke på miljöpåverkan från de för närvarande använda lagringsbara drivmedlen, undersökningar pågår för att förbereda tester med identifierade nya miljövänliga drivmedelskombinationer som förblir lagringsbara men är mycket mindre giftiga.

Ytterligare studier av hybridframdrivning har inletts efter uppskjutningen av Nucleus-sondraketen i Norge förra året, som framgångsrikt nådde rymden genom att nå en slutlig höjd på över 100 km. Se hela videorna här.

Material och processer:FLPP har undersökt alternativa material för att göra raketer lättare. Kolkomposit används för att ersätta aluminium för lättare överstegsstrukturer och bränsletankar, samt för raketskydd som skyddar nyttolasten på väg till rymden.

Polyuretanskummaterial med slutna celler sprutas på som extern tankisolering för kryogena övre stadier och en ny lösning för tankskott utvecklas för närvarande.

Sekundära bärraketstrukturer skulle kunna dra nytta av tillverkning av additivlager för brottkritiska strukturella delar byggda i titan, höghållfast aluminiumlegering och polymer.

Återanvändbarhet:FLPP arbetar också med återanvändbarhet av bärraketer – ett framgångsrikt falltest visade nyligen några av teknikerna för ett återanvändbart första steg i en mikrolauncher.

Vindtunneltestning och beräkningsvätskedynamik ger insikter i europeiska möjligheter för att kontrollera nedstigningen av en bärrakets första steg, tillbaka till marken.

Dessutom, ett pågående projekt med en "flygande testbäddsplattform" som kan bära nyttolaster kommer snart att börja utföra korta start- och landningstestflygningar.

Strukturer och mekanismer:Olika nya produktionsmetoder förbättrar tillverkningseffektiviteten, till exempel, en "Flow forming"-teknik formar ett metallelement i ett enda steg. Detta har visats i nya tillverkningsförsök som samfinansierats mellan ESA och NASA Langley.

Denna teknik reducerar svetsfogar och gör raketstrukturer starkare och lättare samtidigt som produktionen påskyndas. Det är också bättre för miljön eftersom det sparar energi och det finns inget avfallsmaterial. En demonstrationscylinder i aluminium med 3 m diameter som skulle användas som mellansteg tillverkades och testades nyligen framgångsrikt.

FLPP undersöker elektromekaniska ställdon för smidigare separation och kastning av bärraketers nyttolaster som också skulle minska kostnaderna för framtida utvecklingar av europeiska bärraketer.

Flygelektronik:Teknologier inom denna domän utvecklas snabbt. Fokus läggs på att öka automatiseringen för att minska nivån av Guidance Navigation Control (GNC) ansträngning som krävs under ett uppdrag och för att ge responsiv uppskjutningskapacitet. FLPP undersöker för närvarande On-Board Real-Time Trajectory Guidance Optimization-teknik för framtida återanvändbara launchers.

Ett nytt lågprisflygsystem som drar stor nytta av COTS-komponenter och snabb och effektiv GNC-design, verifiering och validering kommer att demonstreras med en sondraketuppskjutning senare i år. Detta kommer också att fungera som en användbar testplattform för att ta itu med nya teknologier i lanseringsdomänen.

Framtida trådlös kommunikation kommer att minska behovet av kablar på bärraketstrukturer och öka flexibiliteten.