Satelliter är byggda för att leva i rymdens hårda miljö, men ingenjörer måste också ta hänsyn till påfrestningarna på resan dit. ESA har hjälpt RUAG Space Switzerland att utveckla nya raketskydd som erbjuder en mjukare och tystare resa till rymden.

RUAG tillverkar kåpor för Europas Ariane och Vega bärraketer och har nyligen visat hur en mikroperforering av ytskiktet på kåpans paneler kan minska buller och vibrationer, och hur ett nytt gångjärn och manöversystem kan minska chocken av att separera kåpan från bärraketen när den når rymden.

"Nuvarande teknik bygger på en enkel, kompakt och mycket pålitligt system som släpper bort skyddskåpan cirka tre minuter in i flygningen på en höjd av cirka 100 km, det är då raketen kommer in i rymden, " förklarade Jörgen Bru, ESA:s teknikchef för Future Launchers Preparatory Program.

Ny låg-chock kåpa separation och jettison

"Typiskt detonerar två pyrotekniska mekanismer för att öppna gångjärnen så att kåpans halva skalen säkert kan separeras och vridas bort från nyttolasten som är stuvad inuti. Det hela sker på en bråkdel av en sekund och är en mycket exakt, synkroniserad händelse."

Dessa pyrotekniska anordningar kastas ut med kåpan. De levererar en kraftfull kraft samtidigt som de är relativt lätta och kompakta, och är beprövad teknik.

"Dock, när dessa pyrotekniska anordningar är aktiverade, det skapar en stark stöteffekt som överförs till bärraketen och dess nyttolast. Satelliter är designade för att klara detta men företag efterfrågar nu mer komfort, tillade Jörgen.

Pyrotekniska system kräver noggranna tester innan de kvalificeras för flygning, vilket är intensivt, dyrt och kräver vakuumförhållanden. En stor fördel med RUAGs ersättningssystem för låg-chock-separation och jettison är att ingen dyr vakuumkammare behövs för tester eftersom separationen är beroende av en något långsammare icke-pyroteknisk process, vilket gör friktionen med luft vid markprovning mycket mindre betydande.

RUAG kan uppnå samma resultat med en uppsättning förbelastade gångjärn och pneumatiska ställdon kombinerat med ett passivt sprutsystem som trycker bort delarna när separationssystemen aktiveras.

"Det här nya separerings- och sprutsystemet, baserat på gångjärn och ställdon, minskar stötar och ökar nyttolastkomforten under separationshändelsen, " tillade Alberto Sánchez Cebrian, Projektledare på RUAG.

Varje separationssystem är diskret. Detta modulära tillvägagångssätt minskar utvecklingskostnaderna eftersom delar kan förbättras eller bytas ut utan att påverka hela systemet. Testningen är enklare och mekanismen kräver ingen synkronisering heller.

Tester utfördes på en 2,6 m Vega-kåpa men det nya systemet är skalbart för kåpor på Europas tunga bärraket Ariane.

Vid sidan av separationstesterna, modellering av ett inbyggt ljudreducerande perforerat isoleringsskikt i kåpans sandwichpaneler gav en lovande ljudreducerande lösning utan ökning i massa eller volym.

Betydande brusreducering uppnåddes utan någon uppenbar påverkan på sandwichpanelernas strukturella prestanda. Detta system skulle kunna ersätta akustiska absorbatormattor som för närvarande används i raketskydd. Testning av större paneler kommer att fortsätta i nästa projektfas.

Dessa aktiviteter finansierades och genomfördes inom ESA:s Future Launchers Preparatory Program.

RUAGs modifieringar av kåpan kommer att tillåta design av mer känsliga satelliter och slappna av kraven på bärraketen.