Svensk ingenjörskonst i Europas nya generation av raketer
År 2014 beslutades att en ny raket, Ariane 6, skulle utvecklas för att möta den internationella konkurrensen och samtidigt minska uppskjutningskostnaderna – och idag ska den skjutas upp för första gången. GKN Aerospace har spelat en nyckelroll i utvecklingen av raketen som är ett internationellt samarbete mellan Europeiska Rymdorganisationen (ESA) och ArianeGroup. Med fokus på både tekniska innovationer och effektiv produktion, visar GKN på Sveriges förmåga att bidra med avancerad teknologi till internationella projekt.
Beslutet att inleda utvecklingen av Ariane 6 togs vid ESA:s ministerrådsmöte i december 2014. Den primära drivkraften bakom beslutet var att upprätthålla Europas ledarskap på den snabbt föränderliga marknaden för kommersiella uppskjutningstjänster och att säkerställa europeisk självständighet i rymdtillträde och rymdanvändning.
ESA:s roll i utvecklingen av Ariane 6 har varit att övervaka upphandlingsprocessen och ansvara för arkitekturen av hela uppskjutningssystemet, medan industriföretag över hela Europa ansvarat för konstruktionen av bärraketen och dess komponenter. ArianeGroup har varit huvudleverantör och designansvarig, men svenska ingenjörer vid GKN Aerospace har haft en nyckelroll i att möjliggöra projektet som ikväll går i mål när den första uppskjutningen av raketen ska genomföras från den europeiska rymdhamnen.
Svensk ingenjörskonst möjliggör europeisk rymdfart
GKN:s huvudkontor för området Engines ligger i Trollhättan och har ca 2000 anställda som bland annat arbetar med utveckling och tillverkning av avancerade delar till motorer för flygplan och rymdraketer. GKN har varit engagerade i det europeiska rymdsamarbetet sedan 1970-talet och ansvarar både för produktutveckling med unika teknologier och för serieproduktion av munstycken och turbiner till Europas raketmotorer. Lång erfarenhet och ingenjörer i världsklass har möjliggjort för verksamheten i Sverige att bli ett ”Center of Excellence” för just raketmotorer, samtidigt som företaget även står bakom produkter som RM12 – motorn till svenska JAS Gripen.
Arbetet med Ariane 6 har inneburit flera svåra tekniska utmaningar för GKN och är kritiskt för att möjliggöra Europas förmåga att skjuta upp satelliter, rymdsonder och mycket annat som är en förutsättning för den teknikutveckling vi alla tar del av. Civilingenjören Carolina Kalliokorpi, programansvarig på GKN för Ariane 6 har varit en central person i att lyckas med arbetet att ta fram flera kritiska delsystem, bland annat munstycken och turbiner till raketmotorerna.
”Vi utmanar ständigt gränserna för vad som är tekniskt möjligt och praktiskt genomförbart. En av de största utmaningar är att maximera raketens prestanda och lyftkraft samtidigt som vi ska minimera dess vikt”, säger Carolina, som har varit på GKN sedan 2012.
Turbiner till raketmotorer
Li Forsberg, chefsingenjör för rymdturbiner, och Henrik Buhr, ansvarig för den produktionstekniska delen av tillverkningen, har tillsammans med sina respektive team arbetat med turbinerna till Ariane 6. Vulcain 2, huvudstegsmotorn, använder samma turbiner som på den tidigare europeiska raketen Ariane 5, medan överstegsmotorn Vinci representerar ett stort tekniskt framsteg.
”Vincimotorn, som använder en mer komplicerad expandercykel, utvecklades för att uppnå högre prestanda. Det är första gången Europa har utvecklat en sådan motor. Vi har fokuserat mycket på att designa och göra små förändringar för att göra den bättre för Henriks team att tillverka och förbereda för serieproduktion”, säger Li.
”Den största utmaningen är att tillverka felfria produkter. Noggrannhet på tusendelsnivå är nödvändig för att uppfylla de höga tekniska kraven”, tillägger Henrik Buhr, ansvarig för den produktionstekniska delen av tillverkningen.
Laser och ultraljud
Den extremt komplexa tekniska kravbilden var en stor utmaningen för GKN i arbetet med Ariane 6. På tillverkningssidan innebar det att hantera många parametrar för att skapa optimala svetsade produkter med stora dimensioner och tuffa toleranser. En av de viktigaste innovationerna för att möjliggöra det är lasersvetsning på dolda svetsar, s k sandwichteknologi, en svets- och fogsökningsteknologi som är utvecklad av GKN i samarbete med FORCE Technology i Danmark. De första svetsproven utfördes redan i slutet på 90-talet.
”Det har varit en lång process från idé till kommersialisering”, säger Anders Pettersson, chefsingenjör på designsidan.
Balansen mellan kanalerna är kritisk för att optimera raketens prestanda. För att fräsa och kontrollera tjockleken på kanalernas innervägg används ultraljudsteknik.
Michael Hallberg, chefsingenjör på tillverkningssidan, ansvarar för tillverkningen av SWAN-munstycket – som tillsammans med motorturbinerna är GKN:s stora bidrag till Ariane 6. Han har arbetat på GKN sedan 1984 och säkerställer att de tekniska specifikationerna uppfylls genom hela processen, från utveckling till tillverkning.
”Med röntgenstrålar kan vi positionera svetsarna med hög precision i munstyckets struktur med kylkanaler. Detta säkerställer en liten variation mellan varje kanal och optimal kylning runt hela munstycket”, säger Michael.
Premiär för Ariane 6
Personalen på GKN som arbetat med projektet väntar nu med förväntan på uppskjutningen av Ariane 6, och Michael Hallberg beskriver det som "en examen för hela Europa".
Den första uppskjutningen av Ariane 6 genomförs under tisdagkväll 09-07-2024, från den officiella europeiska rymdhamnen i Franska Guyana. Du kan se uppskjutningen av Ariane 6 via Europeiska Rymdorganisationens livestream.
Uppskjutningen är beräknad till att genomföras 20:00 CEST,och sändningen startar 19:30 CEST.
