ArianeGroup ed ESA stanno portando avanti sviluppi avanzati in due progetti dimostrativi di punta sul trasporto spaziale, Prometheus e Phoebus. Ciò andrà a vantaggio del nuovo lanciatore europeo Ariane 6 a breve termine e si preparerà per una nuova generazione di veicoli di lancio europei nel prossimo decennio.
Daniel Neuenschwander, Direttore del trasporto spaziale dell’ESA, André-Hubert Roussel, CEO di ArianeGroup e Pierre Godart, CEO di ArianeGroup in Germania, hanno firmato contratti del valore di 135 milioni di euro per Prometheus e 14,6 milioni di euro per Phoebus, durante una cerimonia virtuale online.
La firma di questi contatti rappresenta un’importante pietra miliare nello sviluppo di entrambi i progetti che ora si concentreranno sulle tecnologie chiave e sui processi definiti fino ad ora in vista di preziose dimostrazioni.
Prometheus è un dimostratore di motore a razzo riutilizzabile a bassissimo costo alimentato a metano liquido. È altamente versatile e quindi adatto per l’uso su fasi principali, booster e superiori dei futuri veicoli di lancio europei.
È dotato di spinta variabile, accensioni multiple e sistemi di controllo di bordo intelligenti per la riutilizzabilità. Grazie alla produzione di strati additivi, che rappresenta il 70% della massa del motore, il numero di parti è basso e questo accelera la produzione e riduce gli sprechi. Ciò può ottenere una riduzione dei costi di dieci volte rispetto al motore Vulcain 2 dell’Ariane 5. Inoltre, si prevede che l’uso di carburante metano liquido ridurrà il costo delle operazioni a terra prima e dopo il volo.
Per completare l’attuale fase iniziale, due dimostratori di motori Prometheus su vasta scala esistenti eseguiranno test antincendio statici presso il Centro aerospaziale tedesco DLR a Lampoldshausen, in Germania. I dati raccolti da questi test forniranno informazioni importanti per convalidare e dimostrare il concetto del motore. Questo alimenterà i progetti per aumentare la spinta del motore dai suoi attuali 1000 kN a 1200 kN.
Morena Bernardini, VP Strategy di ArianeGroup, ha dichiarato: “Prometheus e Phoebus sono due progetti di sviluppo fondamentali e valgono insieme quasi 150 milioni di Euro. Con essi potremo migliorare ancora la competitività dei lanciatori europei aumentandone nel contempo la flessibilità di utilizzo verso un più ampio ventaglio di missioni“.
Saranno prodotti sei dimostratori di motori Prometheus per i test. Allo stesso tempo, ciò dimostrerà che il motore può essere prodotto al costo ricorrente target.
Il progetto preparerà anche un concetto Prometheus basato sull’idrogeno liquido che fornirà opzioni alternative al metano e potrebbe essere disponibile per l’uso su Ariane 6 già nel 2025.
Il nuovo contratto PHOEBUS apre la strada ai futuri sviluppi di stadi per lanciatore in materiali compositi leggeri
L’Agenzia spaziale europea (ESA) e Arianegroup, responsabile e autorità di progetto di Ariane 6, hanno firmato un nuovo contratto di maturazione tecnologica nel settore dei compositi a base di carbonio. Il programma PHOEBUS (Prototype of a Highly OptimizEd Black Upper Stage) permetterà di aumentare la maturità delle tecnologie necessarie a ridurre i costi di fabbricazione e il peso dello stadio superiore di Ariane 6. L’obiettivo è migliorare le sue prestazioni (in particolare una capacità di carico utile aumentata di circa due tonnellate verso l’orbita di trasferimento geostazionario) e di validare una nuova architettura dello stadio. Il continuo miglioramento della competitività del lanciatore Ariane 6 è stato previsto fin dalla sua concezione e prosegue in modo incrementale nel corso del suo sviluppo. L’esplorazione e l’uso di tecnologie composite ne sono un elemento chiave, per il quale MT-Aerospace e ArianeGroup associano le competenze dei loro team ad Augusta e a Brema, per progettare e testare il prototipo di tecnologie composite criogeniche dello stadio superiore PHOEBUS. La loro collaborazione, iniziata nel maggio 2019 con un primo contratto di progettazione fase A/B1, prosegue nell’ambito del contratto ESA firmato in data odierna. “Uno dei principali problemi è garantire che i compositi siano altrettanto impermeabili e robusti come le parti metalliche per idrogeno liquido, estremamente freddo e penetrante,” ha spiegato Pierre Godart, CEO di ArianeGroup in Germania. “Questo nuovo contratto dimostra la fiducia delle agenzie spaziali ESA e DLR verso i nostri team e quella del nostro partner MT Aerospace con cui lavoriamo da tempo, in particolare per le parti metalliche di Ariane 6. Continueremo la nostra collaborazione per posizionare la Germania e l’Europa all’avanguardia delle tecnologie composite criogeniche per lo stoccaggio di idrogeno e ossigeno liquido. È grazie al sostegno istituzionale delle nostre agenzie, l’ESA e il DLR, che possiamo innovare nelle migliori condizioni e al miglior costo per il beneficio di tutti i cittadini in Europa“.
Per dimostrare la maturità di tutte le tecnologie necessarie, ArianeùGgroup fornirà il suo know-how negli stadi dei lanciatori e l’integrazione dei sistemi, mentre MT Aerospace si occuperà dei materiali e delle tecnologie destinati ai serbatoi e alle strutture composite in condizioni criogeniche. Le tecnologie sviluppate nel quadro di questo contratto saranno integrate in un dimostratore di stadio superiore a partire dal 2023, per dimostrare che il sistema è compatibile su larga scala (scala 1 per il serbatoio LOX e scala 2/3 per il serbatoio LH2) con la miscela ossigeno-idrogeno liquidi. PHOEBUS apre la strada non solo allo sviluppo ulteriore di nuovi stadi per Ariane 6 o altri futuri lanciatori, ma anche all’introduzione di tecnologie composite criogeniche per l’aeronautica, creando sinergie tra le due industrie.
Lo sviluppo di Prometheus accelera con un nuovo contratto dell’ESA
L’Agenzia spaziale europea ha appena assegnato ad ArianeGroup un nuovo contratto per un importo di 135 milioni di euro, che consente di proseguire lo sviluppo di un insieme di dimostratori di motori Prometheus riutilizzabili e a costi molto bassi. Forte dei risultati già ottenuti, questo nuovo contratto è destinato, da un lato, a finalizzare la fase dimostrativa con le prove a fuoco dei primi due prototipi sul sito del DLR a Lampoldshausen e, dall’altro, a progettare una versione migliorata del motore che possa raggiungere una spinta di 120 tonnellate a fronte di una versione attuale a 100 tonnellate, così come una versione a idrogeno liquido. Inizialmente previsto per funzionare con una miscela metano-ossigeno liquidi, Prometheus in versione idrogeno-ossigeno liquidi potrà così essere utilizzato a partire dal 2025 su un’evoluzione di Ariane 6. Il contratto prevede infine la produzione di una pre-serie di motori che permetta di avviare una fase di pre-industrializzazione, collaudando nuovi processi di produzione di serie. La famiglia Prometheus potrà così rispondere a tutte le applicazioni e a tutte le missioni.
“Questo nuovo contratto convalida la qualità dei lavori già effettuati dai nostri team franco-tedeschi per sviluppare in modo totalmente innovativo una nuova famiglia di motori a bassissimi costi. La spinta controllata di cui sono dotati permette di aprire la strada verso lanciatori riutilizzabili,” ha spiegato André-Hubert Roussel, Amministratore Delegato di Arianegroup. “Mentre il primo prototipo di Prometheus è in fase di assemblaggio nel nostro sito di Vernon, le conoscenze acquisite ci permetteranno di sviluppare motori più leggeri e molto più economici, rendendo i lanciatori europei sempre più competitivi e più rispettosi dell’ambiente“. Si tratta dei primi motori europei la cui combustione è controllata, permettendo al motore di adattarsi alle condizioni di volo del lanciatore durante le diverse fasi della missione. Un sistema digitale assicurerà il pilotaggio su una gamma dal 30 al 100% della spinta massima. Prometheus utilizzerà in particolare l’intelligenza artificiale e un sistema di Health Monitoring che permette in qualsiasi momento di avviare una diagnosi sul funzionamento del motore.
La famiglia di dimostratori Prometheus beneficia ampiamente delle ultime tecnologie in termini di fabbricazione additiva, le cui parti costituiranno il 70% della massa totale del motore, in particolare la camera di combustione, realizzata interamente in stampa 3D sul sito Arianegroup di Ottobrunn. Avviato nel 2015 con il CNES, Prometheus beneficia dal 2017 di un contratto dell’Agenzia spaziale europea. Il suo costo di produzione in classe 100 tonnellate sarà 10 volte inferiore a quello dell’attuale motore Vulcain 2 di Ariane 5. Una versione di Prometheus equipaggerà in particolare il dimostratore di stadio riutilizzabile Themis.
