Ruimtevaartontwerp

Ruimtevaartontwerp is een discipline binnen de ruimtevaarttechniek die zich bezighoudt met het definiëren en realiseren van ruimtevaartuigen en hun systemen om specifieke missies uit te voeren. Het integreert elementen van systeemengineering, werktuigbouwkunde, elektrische engineering, aerodynamica, voortstuwing, structurele ontwerp en thermische engineering. Het doel is een betrouwbare, veilige en kostenefficiënte oplossing die voldoet aan missie-eisen en operationele omstandigheden in de ruimte.

Het ontwerpproces begint met missieanalyse en systeembetekenis: de gewenste baan, payload, operationele concepten en haalbaarheidsstudies worden vastgesteld. Op basis hiervan wordt een ruimte-architectuur ontwikkeld, inclusief subsystemspecificaties en interfaces. Trade studies bepalen de optimale combinatie van bestaande en nieuwe technologieën, wat leidt tot een voorlopig ontwerp (PDR). Hierna volgen detailontwerp (CDR), prototyping en verificatie.

Belangrijke subsystems zijn onder andere structuur en thermal management, voortstuwing (chemisch, elektrisch of hybride), energievoorziening (panelen en accu's met redundantie), avionics en GNC-systemen, communicatie en payload. Ontwerpkeuzes wegen massa, volume, betrouwbaarheid, stralingsomstandigheden en kosten. Ontwerpen worden onderworpen aan verificatie en validatie, inclusief simulaties, hardware-in-the-loop en tests zoals vibratietesten en thermische-vacuümtesten.

De ruimtevaartontwerplevenscyclus omvat doorgaans conceptfase, preliminary design, detailontwerp, productie, integratie, testen en vluchtuitvoering. Standaarden zoals ECSS en NASA-standaarden geven richtlijnen voor kwaliteit, interfaces en veiligheid. Ruimtevaartontwerp richt zich op zowel onbemande als bemande missies, variërend van satellieten en sondes tot landers en ruimtevaartuigen, waarbij samenwerking tussen ruimteagentschappen en industrie centraal staat.