Skyrora testet neues 3D-gedrucktes 70-kN-Raketentriebwerk als Vorbereitung für den kommerziellen Start in den Orbit

Jun 01, 2023

Der in Edinburgh ansässige private Raketenhersteller Skyrora hat mit Langzeittests begonnen, um das aktualisierte Design seines 3D-gedruckten 70-kN-Raketentriebwerks zu qualifizieren. Für den 3D-Druck der neuen Raketentriebwerke wurden die Skyprint 2 3D-Drucker von Skyrora eingesetzt, wodurch Berichten zufolge die Produktionszeiten um 66 % und die Kosten um 20 % gesenkt wurden.

Das neue Triebwerksdesign soll für den ersten kommerziellen Orbitalstart des Unternehmens eingesetzt werden und verfügt über eine verbesserte Kühlkammer. Dadurch wird die Kühleffizienz optimiert und die Lebensdauer des Motors verlängert.

Nach erfolgreichem Abschluss werden die Tests einen wichtigen Meilenstein im Vertrag von Skyrora im Rahmen des Commercial Space Transportation Services and Support Programme der Europäischen Weltraumorganisation (ESA), auch bekannt als Boost!, darstellen.

Die Tests finden am Midlothian-Teststandort von Skyrora statt, dem größten seiner Art im Vereinigten Königreich, und werden den ganzen Sommer über weiterhin vom Expertenteam des Unternehmens überwacht. Das Projekt von Skyrora spielt eine Schlüsselrolle bei den laufenden Bemühungen, die Industrie im Vereinigten Königreich und in Europa wieder anzusiedeln, die Lieferketten zu sichern und den britischen Raumfahrtsektor auszubauen.

„Mit unseren speziell errichteten Raketenfertigungs- und Testanlagen in Schottland sind wir stolz darauf, einen möglichst großen Teil der Startwertschöpfungskette zu lokalisieren“, kommentierte Skyrora-CEO und Gründer Volodymyr Levykin. „Die von den Ingenieuren von Skyrora entwickelte neue Triebwerkstechnologie und das Engagement für ein nachhaltiges Design sind ein Beweis für die Innovation, die im britischen Raumfahrtsektor stattfindet.“

Testen des aktualisierten 70-kN-Raketentriebwerks von Skyrora

Die Triebwerkstests dauern jeweils 250 Sekunden, was der Dauer einer echten Mission in den Orbit entspricht. Während des Motortestprozesses werden verschiedene Parameter bewertet, darunter Lebenszyklus- und vollständige Betriebsbereichsbewertungen.

Die vollständige Iteration eines Testartikels dauert etwa drei Wochen und besteht aus Datenanalyse, Designanpassungen und Fertigung. Letztendlich wird ein erfolgreicher Test durch den nominalen Kammerdruck und die Schubwerte ohne beschädigte Hardware angezeigt.

Sobald das aktualisierte 70kN vollständig getestet und qualifiziert ist, wird es das erste kommerzielle Raketentriebwerk sein, das ein geschlossenes Verbrennungssystem verwendet, das mit einer Treibstoffkombination aus Wasserstoffperoxid und Kerosin betrieben wird. In der Vergangenheit wurden solche Motoren aufgrund ihrer Komplexität nicht eingesetzt. Der höhere spezifische Impuls, der durch das Design von Skyrora erzeugt wird, soll jedoch die Gesamteffizienz des Motors deutlich steigern.

Skyroras technischer Leiter, Dr. Jack James Marlow, erklärte: „Nach einer langen Reise des technischen Fortschritts stehen wir kurz vor der Fertigstellung unseres Triebwerksqualifizierungsprogramms, was für das Team ein großer Erfolg sein wird.“

„Dies ist ein wichtiger Meilenstein, der eines der Hauptsubsysteme unserer Orbitalträgerrakete auf die richtigen Standards für den kommerziellen Betrieb qualifizieren wird, und ist daher ein bedeutender Schritt auf dem Weg zum Orbitalstart“, fuhr Marlow fort.

Skalierung und Kommerzialisierung der in Großbritannien ansässigen Raumfahrt

„Die neuen Modelle 3D-gedruckter Triebwerke bringen Skyrora einem effizienten kommerziellen Orbitalstart näher“, behauptet Levykin.

Tatsächlich, mit zusätzlicher Unterstützung durch Boost! der ESA. Programm wird das aktualisierte Triebwerksdesign eine entscheidende Komponente der ersten und zweiten Stufe des XL-Orbitalfahrzeugs von Skyrora sein.

Skyrora wird außerdem mit dem National Manufacturing Institute of Scotland (NIMIS) zusammenarbeiten, um die Maschine, die Materialien und den Bearbeitungsprozess für Skyprint 2 zu qualifizieren. Diese Qualifikationen werden es Skyprint 2 ermöglichen, von Dritten kommerziell genutzt zu werden, wodurch das Angebot des Unternehmens innerhalb eines neuen Bereichs diversifiziert wird Weltraummarkt.

„Skyrora macht wichtige Fortschritte in Richtung der Qualifizierung des 70-kN-Motors, was eines der Hauptziele der vorkommerziellen Entwicklungsaktivitäten für Startdienste ist, die von Boost! der ESA unterstützt werden. Programm“, kommentierte Jorgen Bru, Commercial Services Manager bei der Europäischen Weltraumorganisation. „Die ESA unterstützt Skyrora weiterhin dabei, neue kommerzielle Startdienste zum Nutzen eines wettbewerbsfähigen Raumfahrtsektors in Europa anzubieten.“

Skyrora behauptet, dass es nach der Qualifizierung in der Lage sein wird, die Produktion zu steigern. Sobald das Triebwerksqualifizierungsprogramm abgeschlossen ist, plant das Unternehmen die Herstellung einer Reihe von Serientriebwerken, um die vollständige erste Stufe von Skyrora XL zu testen.

Dies ist die letzte Testphase vor einem Demo-Orbitalstart. Dieser Vollstufentest folgt auf die erfolgreichen Tests der dritten und zweiten Stufe von Skyrora XL in den Jahren 2020 bzw. 2022. Der letztjährige Test der zweiten Stufe war der größte seiner Art, der seit den 1970er Jahren im Vereinigten Königreich durchgeführt wurde.

Zusätzlich zur Triebwerksqualifizierung hat Skyrora eng mit der britischen Zivilluftfahrtbehörde (CAA) zusammengearbeitet, um ihren im letzten Jahr eingereichten Lizenzantrag für orbitale Trägerraketen voranzutreiben. Sobald die Lizenz genehmigt ist, kann Skyrora mit dem kommerziellen Startbetrieb vom Weltraumbahnhof SaxaVord auf den Shetlandinseln beginnen.

3D-gedruckte Weltraumraketen

Der Einsatz additiver Fertigung zur Herstellung von Weltraumraketen ist nichts Neues. Anfang des Jahres hat der australische Wärmeübertragungsspezialist Conflux Technology eine Partnerschaft mit dem deutschen Weltraumraketenhersteller Rocket Factory Augsburg (RFA) geschlossen, um deren 3D-gedruckten Wärmetauscher in eine Orbitalrakete einzubetten.

Als Teil der Moon to Mars-Initiative der Australian Space Agency werden die Wärmetauscherkomponenten mit dem Metalllegierungsmaterial Monel K 500 von Conflux Technology und den 3D-Druckern EOS M300-4 Direct Metal Laser Sintering (DMLS) 3D-gedruckt.

An anderer Stelle startete Relativity Space im April die weltweit erste 3D-gedruckte Rakete, die Terran 1, und markierte damit einen bedeutenden Fortschritt für die Rolle der additiven Fertigung in der Raumfahrtindustrie. Nach dem Start von der Cape Canaveral Space Force Station in Florida gelang es der Rakete, die zu 85 % aus 3D-Druckern besteht, letztendlich nicht, den Orbit zu erreichen. Dennoch wurde der Start von Terran 1 von Relative Space als Erfolg gefeiert, das beabsichtigt, die 3D-gedruckte Masse zukünftiger Fahrzeuge auf 95 % zu erhöhen.

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Alex ist Technologiejournalist bei 3D Printing Industry und recherchiert und schreibt gerne Artikel zu einer Vielzahl von Themen. Er besitzt einen BA in Militärgeschichte und einen MA in Kriegsgeschichte und hat ein großes Interesse an additiven Fertigungsanwendungen in der Verteidigungs- und Luft- und Raumfahrtindustrie.