My fantastic visit at MT Aerospace – a main supplier for components of ESA Ariane 5 & 6 launchers (Part II)

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In part I of my report I had the pleasure to show you how booster segments for the ESA launcher Ariane 5 are being produced by MT Aerospace in Augsburg, Germany. In part II I will talk about other main components for the Ariane 5 that are constructed in the same factory.

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Cutaway model of an ESC-A Ariane 5 upper stage at MT-A (left image) and a real ESC-A upper stage at DLR in Lampoldshausen (right). MT-A is building the inner tank dome of the top LH2 tank.

Let me start with talking about dome structures for Ariane 5 tanks. MT Aerospace one of the leading companies that is producing large domes for the tanks of launchers. Thus, MT-A is producing and assembling most of the tank domes for Ariane 5.

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The tiny me with my mission director @SpaceHolgar in front of an inner tank dome for a LH2 tank of an Ariane 5 ESC-A upper stage. It is made of a single piece of Aluminium.

For instance, the large inner dome of the LH2 (liquid hydrogen) tank of the ESC-A upper stage is produced here. It is made from a single piece of Aluminium and has a diameter of about 4 m. To reduce the weight of the tank dome large pieces of Aluminium are cutted via milling. A stable grid structure is remaining as can be seen in the image above.

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Giant Ariane 5 core stage tank dome. It consists of 8 segments welded together giving the dome a diameter of impressive 5.4 m.

The tank domes for the main stage of Ariane 5 are assembled in Augsburg, too. The domes with a diameter of 5.4 m are significantly larger than the inner dome of the upper stage LH2 tank. Therefore they cannot be produced in one single piece but are assembled from 8 different segments. These 8 segments are welded together in a complicated and challenging process.

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Transport canister for a dome of an Ariane 5 tank. The tank domes are transported in this canister on the road to factories of the Ariane Group in Bremen and Les Mureaux for assembling the entire tanks.  (Published with permission of M. Trovatello, ESA HQ).

The tanks of the Ariane 5 launcher are not assembled at MT Aerospace in Augsburg. The ESC-A upper stage is assembled in Bremen, the main stage tanks in Les Mureaux, France, both in facilities of the Ariane Group (formerly known as Airbus Safran launchers). Therefore the tank domes produced in Augsburg need to go on the road to these factory in special transport canisters. We were lucky to see some of these canisters. A photo of one of these canisters can be seen above. Note, that we needed to get a permission by ESA to publish this image as ESA is the owner of these special transport units.

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I have spotted an SLS poster at the MT-A factory. For more info about this please read the report. 😉

To my surprise I had spotted a small poster of the future heavy launcher of NASA called SLS (Space Launch System) while touring MT Aerospace. The main contractor Boeing is building this giant launcher for NASA to enable spaceflight beyond LEO (Low Earth Orbit).

Some of you may remember that we use the giant SLS in my universe, too. It is the heavy lifter for my American friends to fly to the MoonDotStation. Here is a short video of a launch:

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There is a huge scaled SLS launcher in usage in the Mausonautic Universe by my American friends to fly to our MoonDotStation. Note that MT Aerospace Augsburg is building dome tanks segments for the real SLS of NASA/Boeing.

Back to this universe: We learned that MT-A is a subcontractor and is providing dome segments for the tanks of the SLS main stage as well for the EUS upper stage. These tanks are gigantic in size and have a diameter of 8.4 m. If you want to know more about this topic please have a look here. Did I had the pleasure to spot such a SLS tank dome segment? Well, I am not permitted to deny or confirm this.  😉

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Front skirt for an Ariane 5 core stage. Here are the forward attachment points for the boosters and the large parts of the avionics located. The upper stage will sit on top of the skirt.

Tank domes and boosters are important components for the Ariane 5 launcher. Nevertheless, additional components for the Ariane 5 are produced by MT Aerospace in Augsburg. One big component is the front skirt of the Ariane 5 core stage. This skirt is sitting atop the LOX (liquid oxygen) tank of the core stage and it connects the core stage with the upper stage. The nosecones of the booster are attached here. Additionally, large parts of the avionics for guiding the flight are located in this front skirt. Thus, this front skirt is a very crucial component of the Ariane 5. Almost all things come together here. 😉

Furthermore, some smaller components for the Ariane 5 are produced in Augsburg: small tanks for the core stage, thermal insulation for the boosters as well as the lower connecting ring for the boosters. You see that it is well justified to say that the staff at MT Aerospace Augsburg is building significant components for the ESA launcher Ariane 5. The staff at MT-A can be very proud of this accomplishment.

That is all I want to tell you about Ariane 5 and MT Aerospace. Part III will deal with the future: Ariane 6. Stay tuned for updates!

Yours truly,

Mausonaut

 

Part I: Ariane 5 booster segments

Part III: Ariane 6 and MT Aerospace

 

 

Ein Blick hinter die Kulissen von MT Aerospace in Augsburg (Teil 2)

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Nachdem wir uns in Teil 1 (Link) angeschaut haben, wie man Segmente für die Booster der ESA-Trägerrakete Ariane-5 bei MT Aerospace (abgekürzt MT-A) in Augsburg baut, berichten wir jetzt wie die Tankdome und weitere Elemente für die Ariane-5 hergestellt werden.

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Schnitt durch ein Modell einer ESC-A-Oberstufe einer Ariane-5 (rechts) und Schnitt durch eine reale Oberstufe gleichen Typs beim DLR in Lampoldshausen. MT-A stellt den inneren Dom für den oberen Flüssigwasserstofftank her.

MT Aerospace ist einer der weltweit führenden (wenn nicht der führende) Hersteller von großen Tankdomen für Treibstofftanks von Raketen. So baut MT-A auch die meisten Tankdome für die Ariane-5.

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Ich mit meinem Missionsdirektor @SpaceHolgar vor einem inneren Dom aus Aluminium für einen Wasserstofftank einer ESC-A-Oberstufe der Ariane-5.

Da wäre z.B. der innere Dom für den großen Wasserstofftank der ESC-A-Oberstufe mit knapp 4 Metern Durchmesser. Dieser wird aus Aluminium aus einem Stück hergestellt., den Stahl wäre einfach zu schwer gerade für eine Oberstufe. Allerdings wird von der Struktur eine Menge weggefräst um das Gewicht des Tanks gering zu halten.

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Riesiger Tankdom für die Hauptstufe der Ariane-5. Dieser wird aus acht Aluminiumsegmenten hergestellt und hat einen Durchmesser von 5,4 Metern.

Tankdome für die Hautpstufe werden auch bei MT-A produziert. Bei einem Durchmesser von 5,4 Metern kann man diese nicht mehr aus einem Stück Aluminium produzieren. Daher besteht so ein Hauptstufentankdom aus 8 Segmenten, welche bei MT-A in aufwendiger Arbeit zu einem Tankdom verschweißt werden.

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Transportbehälter für einen Ariane-5-Tankdom. Mit Hilfe des Behälters wird ein Tankdom als Schwerlasttransport auf der Straße zu Werken der Ariane Group nach Les Mureaux in Frankreich oder nach Bremen transportiert (Veröffentlichung freundlicherweise genehmigt von M. Trovatello, ESA HQ).

Die Treibstofftanks für die Ariane-5 werden in Bremen in Ariane-Group-Fabriken (bis vor kurzem Airbus-Safran-Launchers) (ESC-A-Oberstufe) und in Les Mureaux (Hauptstufe) zusammengebaut. Darum muss man die Tankdome per Schwertransport von Augsburg dorthin transportieren.  Wir konnten einige dieser dazu benötigten Transportbehälter bei MT-A in Augsburg sehen. Diese gehören der ESA und daher mussten wir auch eine Genehmigung von der ESA für die Veröffentlichung der Bilder einholen.

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Ein SLS-Poster bei MT-A. Mehr zum Beitrag von MT-A zur SLS-Rakete gibt es im Text.

Bei unserer Führung bei MT Aerospace in Augsburg sahen wir auch ein SLS-Poster. SLS (Space Launch System) ist ja bekanntlich die Riesenrakete welche unter der Leitung vom weltweit größten Luft- und Raumfahrtkonzern Boeing für die NASA gebaut wird. Und erstaunlicherweise produziert MT-A dafür Segmente für die Treibstofftankdome mit 8.4 Metern Durchmesser. Mehr Infos dazu gibt es hier. Habe ich denn auch solche Domsegmente für die SLS-Rakete gesehen? Das kann ich leider nicht dementieren oder bestätigen. 😉

Die meisten von Euch wissen dies natürlich schon: Bei meinem Mausonautischen Raumfahrtprogramm gibt es auch eine Mini-SLS-Rakete. Damit fliegen meine Freunde aus Amerika zu unserer MoonDotStation im Mondnahen Raum. Wie sieht so ein Start der Mini-SLS aus? Hier gibt es einen kleinen Eindruck:

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Das ist doch recht spektakulär, oder? Nach diesem kleinen Abstecher geht es jetzt wieder zurück zum Thema: die Ariane 5 & MT Aerospace!

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Vordere Schürze (front skirt) einer  Hauptstufe einer Ariane-5. Hier gibt es neben Befestigungen für die oberen Halterungen der Feststoffbooster auch diverse Steuersysteme der Rakete.

Tankdome und Segmente für die Feststoffbooster sind aber nicht alles was bei MT-A in Augsburg für die Ariane-5-Trägerrakete der ESA produziert wird. Auf der Hauptstufe der Ariane-5 sitzt ein breiter Ring genannt „front skirt“ oder vordere Schürze. Dieser dient als Verbindung zur Oberstufe und trägt neben den oberen Befestigungspunkten für die zwei Feststoffbooster der Ariane-5 auch noch diverse Teile der Steuerungselektronik.

Weiterhin werden noch diverse kleinere Hilfstanks für die Ariane-5 hergestellt, auch die untere Verbindungseinheit der Feststoffbooster zur Hauptstufe und die untere Hitzeschutzisolierung für die Feststoffbooster. Man kann also mit gutem Recht sagen daß beträchtliche Teile der europäischen Trägerrakete Ariane-5 bei MT Aerospace in Augsburg gebaut werden. Und darauf kann man zu Recht stolz sein!

Euer Mausonaut

 

Teil 3: Ariane-6 und MT Aerospace

Teil 1: Herstellung von Boostersegmenten für die Ariane 5

 

 

My fantastic visit at MT Aerospace – a main supplier for components of ESA Ariane 5 & 6 launchers (Part I)

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Some time ago I had the great honour to take a look behind the scenes of one of the top aerospace companies in Europe: MT Aerospace in Augsburg, Germany. Until 2005 this company was belonging to the MAN group. Then the ownership changed to the OHB group and the new name MT Aerospace was introduced.

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In front of the company MT Aerospace in Augsburg, Germany. You can see that some construction activities are going on. A new facility for producing parts for the new ESA launcher Ariane 6 is being built.

MT Aerospace is producing important components for the European and the international aerospace community.  One of their products are fuel tanks for satellite (see an example in the image below). Their main products are key components for the ESA launcher Ariane 5.  In the near future MT Aerospace will begin to built several important components for the new ESA launcher Ariane 6. A new production facility is under construction to enabling to Start to build Ariane 6 components before the end of this year. This is necesssary as the launch date for the very first Ariane 6 is fixed for July 2020!

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1:1 test fuel tank of the ESA satellite Alphabus.

First let us go back to the current production activities at MT Aerospace – the production of components for the Ariane 5 launcher. The Ariane 5 launcher is the current heavy lift launcher of ESA and Arianespace and is well known for its reliability. The last 80 consecutive successful launches are a fabulous record! About 50 percent of all commercial communication satellites were launched with this launcher during recent years.  Additionally, Ariane 5 has lifted heavy ESA satellites like the 5 ATV cargo vessels going to the ISS. A relatively new task is to launch the European Galileo navigation satellites. Ariane 5 allows to launch four Galileo sats at once.  Another launch with four Galileos is planned for the end of this year.

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An Ariane 5 model with some cuts revealing the components that are built by MT Aerospace.

Which components for the Ariane 5 launcher are produced at the factory in Augsburg? There are the steel segments for the solid rocket boosters. The boosters are about 30 m tall and cannot be produced in a single piece. Therefore a booster is compromised to consist of three different units. We had the honour to tour the entire production facility for the booster units and were even allowed to take some pictures. So please join me for a tour through this air-conditioned facility!

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Several booster segments in different states inside the booster segment production facility of MT Aerospace.

The booster segments are made from steel tubes with a wall thickness of several centimeters. After some prepatory work these rings are being pressed into the correct shape for a booster segment. The wall thickness is reduced to about 8 mm. The diameter of the segments is finally 3.05 meters. For reaching this a very big machine is necessary: a counter roller flow former. This machine exerts forces of several hundred tons from both sides of the steel wall! That is enormous!

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The gigantic counter roller flow former is pressing the steel rings into the perfect shape. With a force of several hundred tons the wall thickness of a few centimeters of the segments is reduced to 8 mm.

The entire cylindrical part of an Ariane 5 booster case consists of 7 segments. 2 x 3 segments are welded together here at the factory in Augsburg. They form the lower and the central part of the booster case. The upper part is a single segment. The lower and the upper part have end domes with openings for the noozle or the igniter.

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Several finished booster segments and two end domes for the lower booster case.

The edges of the booster segments need special treatment before they are ready for welding. A giant turning lathe is been used for this. The entire booster segment is rotating while the processing is going on. I was allowed to take a short video of this process:

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The next step is to weld three booster segments together. A special welding method is been used here: electron beam welding. Two three-piece units and a single-piece unit form the entire cylindrical part of the case for an Ariane 5 booster.

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A finished lower booster case unit consisting of three pieces welded together. At the lower you can see a metallic ring with several drilling holes. Here the central booster case unit will be connected with a few hundred bolts.

 

 

The surface of the booster segments is been coated with several layers of anti-corrosion material. Now the booster segments have the typical white look that you see during the launch campaigns in Kourou. The European spaceport Kourou is also the location were the three case units forming a booster are being connected after filling them with the solid propellant. This connection is done with a special flange at the egdes of the booster case units. This flange is been produced here in the Augsburg factory. How does such a flange connection work? You can see an example for such a connection in the image below.

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Cut through a flange connection between case units of an Ariane 5 booster. Holes for the connecting bolts are missing. You can recognize two spaces for some special sealing rings. Some of you may know that the Solid Rocket Boosters of the Space Shuttle had similar sealing rings called „O rings“.

The flange connection is been fixed with a few hundred bolts. Holes for these bolts are being drilled here in the Augsburg factory. This is a very sensitive process. After drilling each single hole the exact location of the hole is determined. The measured location influences where the next hole will be drilled. This is to make sure that the case units can be connected with the bolts without using any heavy force.

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Transportation container for a long Ariane 5 booster case unit. (Published with permission by M. Trovatello/ESA HQ. Thank you, Marco !)

Finally, the finished three different booster case units are being transported on the road to Italy via a heavy goods transport. In Italy internal insulation material and other components are added before the booster units are shipped to Kourou.

With this I finish the first part of my report. Two additional parts will be published soon.

Yours truly,

Mausonaut

 

Part II: Tank domes and other things

Part III: Ariane 6 and MT Aerospace

 

 

 

Ein Blick hinter die Kulissen von MT Aerospace in Augsburg (Teil 1)

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Vor kurzem hatte ich die außerordentlich große Ehre hinter die Kulissen des Luft-und Raumfahrttechnologieunternehmens MT Aerospace in Augsburg schauen zu dürfen. Einige mögen MT Aerospace noch als Teil vom MAN-Konzern kennen, seit 2005 gehört der Betrieb allerdings zur OHB-Gruppe und nennt sich seither MT Aerospace.

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Vor dem MT-Aerospace-Werk in Augsburg. Mit dem Baukran wird eine neue Fertigungshalle für Teile der Ariane-6-Rakete der ESA gebaut.

Dort in Augsburg werden neben Treibstofftanks für Satelliten (siehe auch Bild unterhalb) hauptsächlich diverse Teile für die Ariane-5-Trägerrakete der europäischen Weltraumbehörde ESA gebaut. Und in naher Zukunft wird dort auch die Produktion von Teilen für die neue Ariane-6-Rakete der ESA beginnen. Darum wird auch viel am Standort gebaut. Schon am Ende des Jahres soll die Herstellung von Ariane-6-Teilen beginnen können, denn die Ariane-6 soll bekanntlich schon im Juli 2020 zum ersten Mal starten.

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1:1-Testmodell für einen Tank des Alphabus-Satelliten der ESA.

Aber zurück zur Gegenwart – der Produktion von Teilen für die Ariane-5. Die Ariane-5 ist der gegenwärtige Schwerlastrakete der ESA und zeichnet sich durch seine besondere Zuverlässigkeit aus. Die vergangenen 80 Starts waren alle 100% erfolgreich – ein unglaublicher Rekord! So wurden neben vielen kommerziellen Kommunikationssatelliten auch die 5 ATV-Transportraumschiffe der ESA zur Internationalen Raumstation ISS gestartet oder im vergangenen Jahr auch gleich vier Galileo-Navigationssatelliten auf einmal.

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Dieses Ariane-5-Modell zeigt die wichtigsten Teile für diese ESA-Trägerrakete welche in Augsburg gebaut werden: Boostergehäuse und Tankdome für die Hauptstufe und den Flüssigwasserstofftank der ESC-A-Oberstufe.

Doch welche Teile für die Ariane-5 werden denn nun genau in Augsburg hergestellt? Fangen wir mal mit den Stahlsegmenten für die zwei riesigen 30-Meter hohen Feststoffbooster der Ariane-5 an. So ein Booster wird aus 3 Einheiten zusammengesetzt. Und wie diese hier in Augsburg hergestellt werden durften wir uns anschauen und auch einige Fotos anfertigen. Also hereinspaziert in die riesige klimatisierte Fertigungshalle für die Boostersegmente!

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In der riesigen Boosterfertigungshalle von MT Aerospace sieht man diverse Boostersegmente in verschiedenen Fertigungszuständen.

MT Aerospace erhält dafür recht unscheinbare Stahlringe mit einer Wandstärke von einigen Zentimetern. Nach einiger Vorbehandlung werden diese Ringe in die richtige Form für ein Boostersegment gepresst. Bei einem Durchmesser von 3,05 Metern haben die Boostersegmente dann nur noch eine Wandstärke von 8 Millimetern. Um dies zu erreichen benötigt man eine sehr spezielle Maschine. In dieser Gegenrollendruckwalzanlage werden Kräfte von mehreren Hunderten Tonnen auf das Stahlsegment ausgeübt! Wau! Da steht ja nicht ohne Grund „Vorsicht Quetschgefahr“ auf der Anlage! 😉

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Die Gegenrollendruckwalzanlage: hier werden die einfachen Stahlringe in die perfekte Form für ein Boostersegmentelement gebracht. Die mehrere Zentimeter dicken Ringe werden werden dabei mit einer Druckkraft von mehreren Hunderten Tonnen auf 8 Millimeter Wandstärke zusammengepresst.

Der zylindrische Teil der Ariane-5-Boosterhüllen besteht aus insgesamt 7 einzelnen Segmenten. Mit einem speziellen Schweißverfahren werden jeweils 3 Segmente zu einer längeren Einheit verbunden: zur unteren bzw. mittleren Boostereinheit. Das einzelne verbleibende Segment bildet den oberen Teil der Boosterhüllen zusammen mit einer Verschlußeinheit.

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Einige fertiggewalzte Boostersegmente. in der Mitte sieht man zwei Endstücke für die Boosterhüllen.

Die Enden der Boostersegmente müssen zum Verschweißen speziell bearbeitet werden. Dazu gibt es eine riesige Drehbank, auf der die gesamten Boostersegmente zur Bearbeitung rotieren. Hier ist ein kurzes Video von so einem Bearbeitungsvorgang:

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Hier wird ein Ende eines Boostersegmentes auf einer riesigen Drehbank bearbeitet.

Nach dieser Bearbeitung kann man die Segmente dann zu Einheiten verschweißen – mit der speziellen Methode des Elektronenstrahlschweißens.  Zwei lange und eine kurze Einheit bilden dann die Hülle eines Ariane-5-Boosters.

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Fertiggestellte lange untere Ariane-5-Boostereinheit. Man erkennt gut die vielen Bohrungen für die Bolzenverbindungen mit der nächsten mittleren Boostereinheit. Diese Einheit steht folglich auf dem Kopf.

Die Oberfläche der Boosterhülleneinheiten wird dann noch beschichtet um sie vor Korrosion zu schützen. Die 3 Einheiten eines Boosters werden nicht hier in Augsburg verbunden, sondern erst am Startort in Kourou. Denn dort werden sie auch erst mit dem ebenfalls segmentierten Feststofftreibstoff befüllt und können danach verbunden werden. Auf dieses Verbinden bereitet man die Boostersegmente allerdings in Augsburg vor. Eine Flanschverbindung wie im unteren Bild zu sehen ist Teil der Konstruktion.

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Schnitt durch die mechanische Flanschverbindung von zwei Boosterhülleneinheiten. Man erkennt deutlich die zwei Räume für Dichtungsringe – auch bekannt als „O-Ringe“ der Verbindungen von Shuttle-Boostersegmenten.

Diese Flanschverbindung wird dann mit Hunderten von Bolzen fixiert. Die Bohrungen für die Bolzenverbindungen erfolgen in Augsburg. Das ist ein sehr aufwendiger Prozess da nach jeder einzelnen Bohrung nachgemessen muß um kleinste Abweichungen feststellen zu können. Diese auch noch so kleinen Abweichungen müssen dann bei der nächsten Bohrung berücksichtigt werden damit beim Verbinden auch alle Bolzen perfekt passen.

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Transportbehälter für lange Ariane-5-Boosterhüllensegmente (veröffentlicht mit freundlicher Genehmigung von M. Trovatello/ESA HQ).

Die drei verschiedenen Boostereinheiten werden nach erst per Schwertransport auf der Straße nach Italien und dann per Schiff zum Startort in Kourou gebracht.

Soviel erst einmal für heute. Zwei weitere Teile folgen demnächst.

Euer Mausonaut

 

Teil 2: Tankdome und mehr

Teil 3: Ariane 6 und MT Aerospace