L'ESA garantit l'accès de l'Europe à l'espace grâce à son programme préparatoire des futurs lanceurs, FLPP.

FLPP évalue les opportunités et les risques des différents concepts de lanceurs et des technologies associées.

Ses démonstrateurs et études perfectionnent les technologies émergentes pour donner aux constructeurs de fusées européens une précieuse longueur d'avance alors qu'ils commencent le travail exigeant consistant à transformer la conception choisie en réalité.

Du labo au lancement

Basé sur une échelle standardisée de "Technology Readiness Levels" ou TRL, technologies qui ont été démontrées dans un environnement de laboratoire au niveau 3, sont développés au sein du FLPP et testés via des démonstrateurs intégrés pour les élever à TRL 6.

Une fois qu'une technologie a atteint le niveau 6, une grande partie du risque lié à l'utilisation d'une nouvelle technologie dans un environnement spatial a été atténuée. Il peut être rapidement transféré vers un développement jusqu'au vol (TRL 9) avec un coût et un calendrier optimisés.

Activités FLPP

FLPP définit les concepts et les exigences pour les nouveaux systèmes et services de transport spatial. Les technologies sont sélectionnées pour leur potentiel de réduction des coûts, améliorer les performances, améliorer la fiabilité, ou sur leur capacité à répondre aux besoins spécifiques d'un système identifié, démonstrateur ou mission.

Au sein du programme, les démonstrateurs intégrés sont construits en combinant plusieurs technologies en un seul système ou sous-système afin que l'industrie puisse utiliser la technologie en toute confiance.

Projets phares

Les futurs services et systèmes de transport spatial sont évalués en fonction de leur compétitivité et de leur viabilité économique.

L'objectif de l'ESA est de développer un écosystème de transport spatial robuste et flexible qui réponde aux besoins européens. Pour y parvenir, L'ESA regroupe ses différents programmes et business units, Le fournisseur de services de lancement en Europe, et l'industrie tels que les fabricants d'engins spatiaux et les start-up innovantes.

Les projets FLPP couvrent des domaines tels que la propulsion, matériaux, réutilisabilité, méthodes de production et avionique.

Propulsion :Prométhée, un précurseur d'un moteur-fusée réutilisable de classe 100 tonnes vise à réduire les coûts grâce à une approche extrême de la conception au coût, nouvelles technologies de fabrication de propulseurs et innovantes.

La fabrication additive couche par couche de pièces de moteur permet une production plus rapide, avec moins de pièces. Les propulseurs oxygène-méthane liquides sont très efficaces et largement disponibles et donc un bon candidat pour un moteur réutilisable. Un démonstrateur grandeur nature sera prêt à être testé au sol en 2020.

Le démonstrateur intégré de la technologie Expander-cycle, ou ETID, ouvre la voie à la prochaine génération de moteurs cryogéniques de l'étage supérieur en Europe dans la classe des 10 tonnes.

Les tests d'un démonstrateur ETID à grande échelle ont récemment été achevés, prouvant les dernières technologies de propulsion. Les résultats des tests font maintenant l'objet d'une analyse complète, y compris une vérification croisée pour améliorer les modèles numériques ainsi que l'inspection complète du matériel testé.

La synergie entre les projets Prometheus et ETID a produit des techniques de fabrication additive révolutionnaires pour les chambres de combustion qui réduisent les coûts et les délais.

Une conception de chambre de combustion à petite échelle imprimée en 3D pour les étages supérieurs a été testée au DLR Lampholdshausen. Il utilise des « propergols stockables, " appelés ainsi parce qu'ils peuvent être stockés sous forme de liquides à température ambiante. Les moteurs de fusée qui sont alimentés de cette manière sont faciles à allumer de manière fiable et répétée lors de missions de plusieurs mois.

Dans la continuité de ce projet et compte tenu de l'impact environnemental des ergols stockables actuellement utilisés, des investigations sont en cours pour préparer des tests avec de nouvelles combinaisons de propergols identifiées et respectueuses de l'environnement qui restent stockables mais sont beaucoup moins toxiques.

D'autres études sur la propulsion hybride ont été lancées à la suite du lancement de la fusée-sonde Nucleus en Norvège l'année dernière, qui a réussi à atteindre l'espace en atteignant une altitude finale de plus de 100 km. Regardez les vidéos complètes ici.

Matériaux et procédés :FLPP a étudié des matériaux alternatifs pour rendre les fusées plus légères. Le composite de carbone est utilisé pour remplacer l'aluminium pour des structures d'étage supérieur plus légères et des réservoirs de carburant, ainsi que pour les carénages de fusées qui protègent les charges utiles en route vers l'espace.

Un matériau en mousse de polyuréthane à cellules fermées est pulvérisé comme isolant externe de réservoir pour les étages supérieurs cryogéniques et une nouvelle solution pour les cloisons de réservoir est actuellement en cours de développement.

Les structures secondaires des lanceurs pourraient bénéficier de la fabrication additive pour les pièces structurelles critiques à la rupture construites en titane, alliage d'aluminium à haute résistance et polymère.

Réutilisabilité :FLPP travaille également sur la réutilisabilité du lanceur - un test de chute réussi a récemment prouvé certaines des technologies pour une première étape réutilisable d'un microlanceur.

Les essais en soufflerie et la dynamique des fluides numérique donnent un aperçu des capacités européennes pour contrôler la descente du premier étage d'un lanceur, retour au sol.

En outre, un projet en cours comprenant une "plate-forme de banc d'essai volant" capable de transporter des charges utiles commencera bientôt à effectuer des vols d'essai de décollage et d'atterrissage courts.

Structures et mécanismes :Diverses nouvelles méthodes de production améliorent l'efficacité de la fabrication, par exemple, une technique de "Flow formant" façonne un élément métallique en une seule étape. Cela a été démontré lors de récents essais de fabrication cofinancés entre l'ESA et la NASA Langley.

Cette technique réduit les cordons de soudure rendant les structures de fusée plus solides et plus légères tout en accélérant la production. Il est également meilleur pour l'environnement car il économise de l'énergie et il n'y a pas de déchets. Un cylindre de démonstration en aluminium de 3 m de diamètre qui serait utilisé comme interétage a été récemment fabriqué et testé avec succès.

FLPP étudie des actionneurs électromécaniques pour une séparation et un largage plus fluides des charges utiles des lanceurs, ce qui réduirait également les coûts des futures évolutions des lanceurs européens.

Avionique :Les technologies dans ce domaine évoluent rapidement. L'accent est mis sur l'augmentation de l'automatisation pour réduire le niveau d'effort de guidage et de commande de navigation (GNC) requis pendant une mission et pour fournir une capacité de lancement réactive. FLPP étudie actuellement la technologie embarquée d'optimisation du guidage de trajectoire en temps réel pour les futurs lanceurs réutilisables.

Un nouveau système avionique low-cost bénéficiant largement de composants COTS et d'une conception GNC rapide et efficace, la vérification et la validation seront démontrées avec un lancement de fusée-sonde plus tard cette année. Cela servira également de plate-forme de test utile pour aborder les nouvelles technologies dans le domaine des lanceurs.

Les futures communications sans fil réduiront le besoin de câblage sur les structures des lanceurs et augmenteront la flexibilité.