‘Slimme’ brandstoftank maakt kleine satellieten goedkoper en duurzamer
Een ‘slimme’ brandstoftank voor kleine satellieten die ruimtemissies betaalbaarder, betrouwbaarder én duurzamer maakt. Aan deze innovatie werkt het Nederlandse bedrijf Dawn Aerospace, gesteund door de Netherlands Space Agency.
Op het eerste oog lijkt er niet zo heel veel te verbeteren aan de brandstoftanks van een satelliet. Toch heeft Dawn Aerospace precies dat voor ogen. Met een toekenning van de Netherlands Space Agency uit ESA’s ARTES-programma, werkt het Nederlandse bedrijf aan een nieuwe generatie ‘slimme’ brandstoftanks: de smart composite overwrapped pressure vessel (COPV).
‘Wij zijn een newspace bedrijf’, zegt Jim Gilbert van Dawn Aerospace. ‘Dit betekent dat we snelle innovaties nastreven, met name voor kleine en middelgrote satellieten. De nieuwe brandstoftank is onderdeel van ons voortstuwingssysteem, waarmee we satellieten niet alleen voordeliger, maar ook duurzamer willen maken.’
Tank geeft feedback
Voortstuwingssystemen van Dawn Aerospace werken met een combinatie van stikstofoxiden en propeen, die samen minder vervuilen dan conventionele raketbrandstoffen, zoals hydrazine. De stoffen worden opgeslagen in tanks die nu nog van roestvrij staal zijn, maar in de toekomst van aluminium, met daaromheen composiet van koolstofvezels gewikkeld. Dat is sterk en licht; precies de eigenschappen die je zoekt voor een satellietmissie.
Tussen de aluminium tank en het omhulsel van composiet worden verwarmingselementen geïntegreerd die de brandstof op temperatuur houden. Dit maakt het voortstuwingssysteem minder foutgevoelig en efficiënter. Daarnaast verwerkt Dawn sensoren ín de buitenste composietlaag. Deze sensoren, aangeleverd door het Belgische bedrijf Comm&Sens en gemaakt van glasvezel, meten de kwaliteit van de tank tijdens de bouw, testen en in de toekomst ook in de ruimte.
‘In de ruimtevaart is het gebruikelijk om tijdelijk sensoren vast te maken aan de buitenkant van producten. Wij integreren sensoren ín het ontwerp van de tank. Ze blijven daar zitten en kunnen zo live waardevolle feedback geven over wat er in de composietlagen gebeurt’, zegt Gilbert. ‘Met de data die dit oplevert, kunnen we onze simulatiemodellen steeds verder verbeteren en zo de ontwikkeling en het productieproces optimaliseren.’
Dat de sensoren hun werk goed doen, bleek tijdens verschillende testen van de nieuwe brandstoftank. Zo werd een lek geconstateerd na een mechanische vibratietest en bleek de geïntegreerde verwarming nog niet robuust genoeg. Allemaal uitkomsten die helpen om het ontwerp verder te perfectioneren. Als dat lukt, wordt de eerste verwarmde, slimme brandstoftank aan het eind van dit jaar opgeleverd en in 2027 gelanceerd.
Kip-en-ei
De ontwikkeling van de nieuwe tank kost in totaal zo’n vier tot vijf jaar. Dankzij een toekenning van de Netherlands Space Agency kreeg Dawn Aerospace middelen uit ESA’s ARTES innovatieprogramma. Dit loste een belangrijk kip-en-ei-probleem op, legt Gilbert uit: ‘Een klant is bereid te betalen voor een product dat zich heeft bewezen. Maar eerst moet je dat product ontwikkelen en daar is geld voor nodig. Dankzij de toekenning van NLSA zijn we in staat gesteld om een risico te nemen, ons team en onze expertise te laten groeien en kunnen we relatief snel een gloednieuw product op de markt brengen.’
