Het European Space Agency (ESA) heeft afgelopen week een belangrijke mijlpaal rond de nieuwe raketmotor bereikt. Op de testsite P8 in Lampoldshausen heeft de BERTA-motor op 18 februari zijn eerste testen met succes afgerond. BERTA (Biergoler Raumtransportantrieb) werd gedurende 560 seconden getest met een referentiestuwkracht van 2,45 kiloton. Het bijzondere daaraan: de raketmotor werd eind 2018 volledig in 3D geprint.
Concurrentievermogen van Europese draagraketten
3D printen – ook wel additive manufacturing genoemd – biedt verschillende voordelen voor de motorbouw. Een daarvan is de sterk verkorte productietijd. Zo worden momenteel bijvoorbeeld verbrandingskamers in Europa eerst gegoten en dan gesmeed. Koelkanalen worden vervolgens uitgefreesd en afgedekt met galvanische processen. Levertijden lopen op tot anderhalf jaar.
Dat verschil is groot: volledige motoren kunnen met behulp van additive manufacturing nu binnen enkele weken geleverd worden. Bij BERTA werden zowel de injectiekop – bestaande uit een corrosiebestendige nikkellegering – als de verbrandingskamer gemaakt van roestvrij staal door ‘selectief lasersmelten’. Met behulp van een laser wordt het laatste onderdeel laag voor laag aangebracht door het materiaal in poedervorm op een basisplaat te smelten. In vergelijking met conventionele processen zijn in het 3D drukproces ook veel complexere structuren mogelijk. Zo bevat BERTA bijvoorbeeld een complex ontwerp voor de koelkanalen, dat bedoeld is om het koelgedrag van de verbrandingskamer te verbeteren. Dankzij de geoptimaliseerde koeling kunnen de verbrandingskamers in de toekomst compacter worden gemaakt. Dit bespaart materiaal. “Additieve productie opent nieuwe mogelijkheden voor Europa om motoren te produceren”, zegt Lysan Pfützenreuter, projectmanager bij DLR Space Management. “De succesvolle demonstratie van deze technologie is een belangrijke stap in de richting van de verbetering van het concurrentievermogen van Europese lanceersystemen.” Dit brengt de Europese Ruimtevaartorganisatie ESA veel dichter bij de bouw van nieuwe, efficiëntere raketten.
P8 in Lampoldshausen
De P8 is een testlocatie voor onderzoek en ontwikkeling bij DLR (het Duitse Lucht- en Ruimtevaartcentrum) in Lampoldshausen, gezamenlijk geëxploiteerd door DLR, het Franse ruimtevaartagentschap CNES en zijn industriële partner ArianeGroup. Het DLR-testbankteam is verantwoordelijk voor de werking en uitvoering van de tests. “De P8 testsite biedt uitgebreide mogelijkheden voor het testen van demonstratiemodellen, variërend van componenten en assemblages tot kleine motoren. Het doel van de huidige tests is om het stroomgedrag en de warmteoverdracht van bedrukte oppervlakken te onderzoeken. Deze nieuwe technologie kan op dit moment alleen worden getest op P8 in Lampoldshausen, nergens anders in Europa”, legt Gerd Brümmer, DLR-ingenieur en hoofd van testopstelling P8, uit.
Missies buiten de baan van de aarde
BERTA is ontworpen voor gebruik met brandstoffen die bij kamertemperatuur kunnen worden opgeslagen. Motoren van dit type zijn zeer betrouwbaar en kunnen meerdere malen worden gebruikt. Ze zijn daarom geschikt voor langere missies. Dit betekent dat deze motor niet alleen gebruikt kan worden voor missies in de buurt van de aarde, op kleine tot middelgrote raketten, maar ook voor missies buiten een baan om de aarde. Veelvoorkomende brandstoffen die kunnen worden opgeslagen, zijn echter zeer giftig. Daarom worden voor de testen in Lampoldshausen cryogene brandstoffen gebruikt.
De motor is ontwikkeld in het kader van ESA’s Future Launcher Preparatory Programme (FLPP) onderzoek. Duitsland levert al jaren de grootste bijdrage aan het FLPP-kernprogramma. DLR Space Management controleert het gebruik van middelen binnen FLPP en adviseert ESA over de uitvoering van individuele projecten.
De testen duren nog vier weken en de resultaten zullen ook met andere ESA-ontwikkelingsprojecten worden gedeeld. Zo zullen bijvoorbeeld 3D printprocessen worden gebruikt voor de verdere ontwikkeling van de Ariane 6 motoren Vinci en Vulcain.
Hoofdfoto: precisiewerk aan BERTA ©DLR
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
