Launcher e il mercato della messa in orbita dei satelliti

La spesa per l’esplorazione dello spazio è in forte espansione. Abbiamo visto molti ambiziosi sforzi privati ​​entrare in scena negli ultimi anni, dalla costruzione e dal lancio di satelliti nell’orbita terrestre bassa (LEO) per le telecomunicazioni, alla preparazione di equipaggi e merci per andare alla Stazione Spaziale Internazionale (ISS) e persino allo sviluppo programmi che consentono ai turisti paganti di andare oltre l’atmosfera terrestre, tutto sta accadendo ora. La verità è che la riduzione dei costi e la crescente concorrenza stanno permettendo alle aziende private di essere coinvolte in questa nuova corsa allo spazio, che a differenza della precedente, iniziata 62 anni fa con lo Sputnik, è guidata da qualcosa di più della semplice necessità di dominare lo spazio. Per le aziende che offrono funzionalità di lancio via satellite a clienti privati ​​e governi nazionali, il tempo non è mai stato migliore, oltre 70 paesi hanno ora programmi spaziali e solo una dozzina di essi ha però un quaòche tipo di capacità di lancio, lo stesso vale per le aziende. È qui che vengono lanciati missili come da Launcher .

L’azienda con sede a Brooklyn ha sviluppato in una unica componente quella che è la più grande camera di combustione del motore a razzo liquido stampato in 3D al mondo . Il motore E-2, prodotto in Germania da AMCM utilizzando la sua stampante M4K specializzata, è stato testato più volte presso lo stabilimento di collaudo dell’azienda di riserva industriale delle armi navali di Long Island (dove un tempo era assemblato il jet americano F-14 Tomcat ), a New York. Lì, il team di Launcher lavora su una pista deserta in cui stanno ingegnosamente usando i container per testare i loro motori. Ma questo è solo l’inizio del decennio di lancio di Launcher per costruire un razzo alto 20 metri che manderà in orbita piccoli satelliti.

Con sede a Brooklyn Navy Yard a New York, la società è stata costituita nel marzo 2017 da Max Haot, un imprenditore di Internet che ha creato la società di streaming video Livestream. Dopo averla venduta a Vimeo nel 2017, ha scelto di concentrarsi sul far orbitare i razzi Launcher.

“Ho sempre avuto il desiderio personale di estendere la mia carriera all’industria aerospaziale e di contribuire all’esplorazione dello spazio”, ha dichiarato Haot. “Stavo uscendo dalla mia ultima avventura imprenditoriale con Livestream ed è allora che ci ho pensato: perché non trasferirsi nello spazio? Dopo alcune ricerche, era chiaro che c’erano molte opportunità nel settore del lancio ed è così che ho avviato la startup. Tutti nel team hanno un interesse generale nell’esplorazione dello spazio e fornendo i razzi, la propulsione e i motori stampati in 3D, offriamo una piattaforma per i satelliti per migliorare la vita sulla Terra. Penso che sia un ottimo inizio. “

L’obiettivo è molto ambizioso e molto raro. Oltre alle agenzie spaziali, solo poche aziende hanno già inviato con successo missili nello spazio con carichi utili, tra cui SpaceX e Rocket Lab di Elon Musk, ma non sono i soli a tentare di sfruttare il più piccolo mercato di lancio di satelliti privati, i piccoli missili sono una parte cruciale di la crescente industria spaziale.

“I piccoli produttori di satelliti stavano fondamentalmente facendo un giro sui missili più grandi, rappresentando l’uno percento o meno del carico utile (e delle entrate), quindi non potevano scegliere quando il missile sarebbe stato lanciato o addirittura dove stava andando perché il cliente principale stava prendendo un satellite da cinque milioni di dollari e chiamando tutti i colpi. Ma ora, questi missili più piccoli, che costano meno di 10 milioni di dollari, possono consentire alle aziende di inviare i loro satelliti nello spazio più velocemente. Possono acquistare l’intero razzo che può ospitare da 10 a 40 satelliti di piccole dimensioni, oppure possono condividere in condivisione con altre compagnie, ma hanno comunque un 10-20 percento delle entrate (il che significa che avranno voce in capitolo nel lancio) “, proseguì.

Da Sputnik, circa 8.378 satelliti sono stati inviati nello spazio secondo l’Indice degli oggetti lanciato nello spazio esterno gestito dall’Ufficio delle Nazioni Unite per gli affari dello spazio esterno (UNOOSA). Al giorno d’oggi ci sono 4.857 satelliti in orbita attorno al pianeta, ma la maggior parte non è nemmeno attiva, con solo 1.957 effettivamente operativi (e avranno anche una durata limitata). Ora ci sono oltre 20.000 proposte di nuovi satelliti nei prossimi cinque anni, il che significa che stiamo guardando un mercato che cambierà radicalmente riflettendo una tendenza crescente per startup e clienti a essere maggiormente coinvolti nella tecnologia spaziale.

Per iniziare a testare i voli entro il 2023, Haot iniziò a sviluppare il motore E-2, che alla fine farà parte di un razzo a quattro motori alto 65 piedi in grado di fornire piccoli CubeSats (satelliti che possono pesare fino a 10 libbre) a orbita.

Haot afferma che il motore E-2 di Launcher sarà il motore con le prestazioni più elevate nel settore dei lanciatori satellitari di piccole dimensioni, con la massima spinta, il minor consumo di propellente e il minor costo per chilo di spinta. Consumando la minima quantità di propellente per la massima quantità di spinta, si aspetta di essere in grado di sopportare il doppio del carico utile rispetto alla concorrenza per le stesse dimensioni del razzo. Per fare questo, la società si è concentrata esclusivamente sullo sviluppo del motore e non vogliono iniziare a costruire il razzo fino a quando i test E-2 non dimostreranno di funzionare perfettamente.

Uno dei modi in cui Haot si aspetta che E-2 raggiunga il suo obiettivo ad alte prestazioni è l’utilizzo della stampa 3D in una lega di rame che riduce costi, complessità e tempi di produzione per la maggior parte dei componenti, tra cui la camera di combustione, l’iniettore e la turbopompa.

“Abbiamo deciso di volere una forza di 10 tonnellate (22.000 libbre) di motore di spinta anziché una più piccola, ma non volevamo finire per saldare insieme diverse sezioni della camera di combustione (la parte principale del motore). Quindi il problema nel settore della stampa 3D era che non riuscivamo a trovare una stampante 3D abbastanza grande per il lavoro, quindi come parte della nostra tabella di marcia abbiamo deciso di aspettare fino a quando non abbiamo trovato una stampante 3D abbastanza grande da farlo in una sola stampa. Abbiamo lavorato con EOS, AMCM e rame, che è la migliore lega per una camera di combustione, sfruttando una stampante personalizzata e alla fine producendo con successo una grande camera di combustione in rame stampata in 3D monocomponente. ”

La camera del motore a razzo liquido E-2 è stata creata sulla stampante 3D M4K, una macchina della serie EOS M400 personalizzata in grado di fabbricare parti fino a 45x45x100 cm. Il team di Launcher ha spiegato che la stampa 3D della camera del razzo e dell’ugello insieme come una parte consente le massime prestazioni nel raffreddamento , oltre a ridurre il conteggio delle parti e la complessità nella produzione. Funzionando come parte del gruppo EOS, AMCM produce macchine AM personalizzate e Launcher è il primo cliente di AMCM M4K.

Nel 2018 la società ha testato il motore di sviluppo E-1 di 1/40 (propellenti: LOX / RP-1, raffreddamento Regen, stampato su EOS M290 in Inconel 718, in tre parti, spinta da 500 libbre, accensione a scintilla aumentata). E-1 li aiuta a convalidare il design della camera di combustione stampata in 3D e i canali di raffreddamento interni prima di applicarlo su E-2 40 volte più grande. Motori e componenti per missili stampati in 3D . Lo scorso febbraio AMCM ha svelato un prototipo dal design di un lanciatore in alluminio, che ritengono sia la più grande camera di combustione mai stampata in 3D, e questo mese AMCM sta sviluppando la parte finale per i test sul rame. Ciò significa che il prossimo settembre, la macchina e gli ingegneri AMCM consegneranno un motore full-size in rame pronto per iniziare la cottura di prova entro la fine dell’anno.

“Abbiamo effettuato numerosi test di sottoscala (oltre 100 volte) per dimostrare che siamo in grado di raggiungere le prestazioni di combustione che desideriamo per il nostro motore su vasta scala”, ha affermato Haot.

Prima di passare al motore E-2 full-size, Launcher sta dimostrando il suo design e i materiali stampati in 3D sulla versione di sottoscala Engine-1 o E-1. La società afferma che grazie al design, all’uso della lega di rame stampata in 3D e all’esclusivo sistema di raffreddamento ad ossigeno liquido, il loro motore di sottoscala E-1 è così efficiente (oltre il 98%) che produce un pennacchio di scarico blu, senza precedenti per il cherosene motori. È stato dimostrato per oltre 15 minuti di tempo di test con il rapporto di miscela di combustione più performante tra ossigeno liquido e cherosene.

“Prevediamo i primi voli di prova nel 2023, ma diventeremo completamente commerciali e redditizi solo dopo alcuni test, nel 2026. Al momento non c’è abbastanza offerta di capacità di lancio ridotta, quindi c’è un arretrato. Con decine di migliaia di proposte per i nuovi satelliti di piccole e nano dimensioni da lanciare nei prossimi 5 anni, la domanda non è certo il problema. Le domande a cui dobbiamo rispondere sono: se possiamo essere competitivi, venire sul mercato e raggiungere l’orbita. Ci aspettiamo di avere un razzo ad alte prestazioni che alla fine potrebbe trasportare più carico utile rispetto ai nostri concorrenti e con le stesse dimensioni del razzo. Nel 2026, se effettuiamo quattro voli all’anno potremmo raggiungere il pareggio, tuttavia stiamo puntando a 12 voli “, ha continuato.

Per ora, la società sta cercando di capitalizzare la domanda di piccoli satelliti costruendo un razzo che si concentrerà sull’invio in orbita dei payload più piccoli. Tuttavia, affermano di costruire quello che sperano “sarà una compagnia aerospaziale di lunga durata”. Suggerendo che “il piccolo satellite launcher è il nostro primo prodotto” e che vorrebbero “contribuire all’esplorazione dello spazio in generale”.

Il razzo del lanciatore ha un prezzo per quel mercato più piccolo, con piani di vendita di missioni per circa $ 10 milioni per lancio e clienti che sperano di operare all’interno di LEO e Medium Earth Orbit (MEO), perché più vanno, più leggero è il carico utile che possono prendere . Uno dei maggiori clienti per un piccolo lancio via satellite è il governo degli Stati Uniti, in particolare la NASA, l’Aeronautica e il Dipartimento della Difesa poiché hanno dichiarato il loro desiderio di miniaturizzare tutti i loro satelliti. Ma Haot sa che il primo passo è sviluppare la capacità e raggiungere l’orbita, dopodiché, chissà, forse possono inviare payload sulla luna o anche oltre. Ma dovremo aspettare un po ‘, almeno fino a quando il loro test verrà eseguito nel 2023.

Una nota sulla sostenibilità nello spazio

Per quelli di voi che si chiedono come se un’industria in LEO avrà un effetto negativo a lungo termine sulla nostra vita su questo pianeta, Haot suggerisce il contrario, dicendo che oggi le compagnie missilistiche sono responsabili.

“Ci sono satelliti inattivi, parti di razzi e persino detriti di collisione satellitare nello spazio. Alcuni di questi piccoli oggetti rientrano, nell’orbita LEO potrebbero iniziare a rientrare dopo cinque anni, ma più lontano nell’orbita geostazionaria la durata del deorbit naturale potrebbe essere di mille anni. Ciò significa che esiste un’orbita da cimitero e il produttore del satellite ha la responsabilità di rimuoverla, quindi non occupa parte dell’utile spazio dell’orbita geostazionaria “, ha spiegato Haot.

Le linee guida emanate dal comitato di coordinamento per i detriti spaziali (IADC) inter-agenzia richiedono che i satelliti LEO vengano deorbitati entro 25 anni dalla fine delle operazioni. Ma Haot propone che se qualcuno lancia un satellite includerà una capacità di deorbito progettata per aiutare a mitigare il crescente problema della spazzatura spaziale.

“Se osserviamo tutti i nanosat che vengono proposti, sono in orbita abbastanza bassa da non avere propulsione, ma fa parte del progetto che rientreranno al massimo cinque anni, dalla posizione di LEO è minore di un problema dovuto al deorbito automatico, ma per un’ulteriore orbita sarebbe bello avere una maggiore regolamentazione, in modo tale che quando i satelliti non vengono utilizzati devono deorbitarsi. Il lanciatore vuole essere partecipanti a questo settore e garantire il deorbit della seconda fase, il che significa che puoi trasportare un po ‘meno carico utile in modo da avere il propellente da deorbitare, ma sappiamo che è la cosa giusta da fare “, ha concluso.

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