ESA

Riducendo la massa degli stadi del razzo, l'ESA spera di aumentare le prestazioni del carico utile in orbita. Questo è l’obiettivo del programma denominato PHOEBUS (Prototype of a Highly optimization Black Upper Stage), che mira a produrre serbatoi e strutture dello stadio superiore in fibra di carbonio. Ora, dopo il completamento della revisione preliminare del progetto, l'ESA ha incaricato l'appaltatore principale ArianeGroup di costruire un dimostratore dello stadio superiore in scala reale.

L’accordo da 50 milioni di euro – che si aggiunge a un precedente contratto per studi di progettazione – dimostrerà la fattibilità e i vantaggi dei serbatoi e delle strutture in fibra di carbonio applicati ai propellenti criogenici di idrogeno e ossigeno ad alto impulso. L'accordo è stato firmato a Brema, in Germania, dal capo del trasporto spaziale del futuro dell'ESA, Rüdeger Albat, per conto del direttore del trasporto spaziale dell'ESA Daniel Neuenschwander, e da Karl-Heinz Servos, capo della direzione dell'industria di ArianeGroup.

Questi cosiddetti “stadi neri” – che prendono il nome dal colore distintivo delle strutture in fibra di carbonio – potrebbero diventare una caratteristica dei futuri razzi europei. La riduzione di peso offerta da uno stadio Phoebus potrebbe aumentare le prestazioni di carico utile fino a 2 tonnellate, con l’ulteriore vantaggio di costi di produzione inferiori rispetto alle tradizionali strutture metalliche.

Phoebus rappresenta anche un passo importante verso gli stadi superiori riutilizzabili, che richiedono serbatoi ultraleggeri per propellenti verdi.

Il lavoro svolto fino ad oggi ha dimostrato che i compositi in fibra di carbonio possono essere utilizzati per i serbatoi necessari per gestire l’idrogeno e l’ossigeno criogenici. I materiali compositi in carbonio possono essere chimicamente molto reattivi con l'ossigeno, imponendo un'attenta selezione delle resine e dei materiali in fibra che compongono queste strutture resistenti ma leggere.

La sostituzione del metallo con compositi di carbonio ridurrà la massa dello stadio superiore e quindi migliorerà le prestazioni in termini di carico utile. Questi materiali apriranno anche la strada a nuovi progetti innovativi per serbatoi e strutture.

Albat ha affermato: "Phoebus promette di sbloccare significativi vantaggi in termini di costi, sostenibilità e prestazioni. Questo lavoro potrebbe anche fornire vantaggi derivati ​​in altre applicazioni aerospaziali, ad esempio negli aerei, dove il carburante a idrogeno potrebbe un giorno fornire significativi benefici ambientali".

ArianeGroup ha lavorato a stretto contatto con MT Aerospace per sviluppare le tecnologie di progettazione e produzione necessarie per realizzare serbatoi criogenici e strutture adiacenti in fibra di carbonio. MT Aerospace ha stabilito ad Augusta la capacità di produrre strutture e serbatoi in fibra di carbonio fino a 3,5 m di diametro.

L'istituto aerospaziale tedesco DLR sarà incaricato di valutare le prestazioni del dimostratore Phoebus con idrogeno e ossigeno criogenici presso il suo centro di test a Lampoldshausen, in Germania.

Il progetto Phoebus fa parte del Programma preparatorio dei futuri lanciatori della Direzione dei trasporti spaziali dell'ESA.

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