Hieronder staat de ongecorrigeerde machineleesbare tekst van dit hoofdstuk, bedoeld om onze eigen zoekmachines en externe machines te voorzien van een zeer rijke, hoofdstuk-representatieve doorzoekbare tekst van elk boek. Omdat het UNCORRECTED materiaal is, beschouw de volgende tekst als een nuttige maar ontoereikende proxy voor de gezaghebbende boekpagina’s.
sStructuren en materialen van ruimtevaartuigenACHTERGROND EN STATUSSPacecraftstructuren- klein of groot moeten gemaakt zijn van materialen die zonder falen of excessieve vervorming bestand zijn tegen de statische, dynamische en thermische spanningen die optreden tijdens lancering, ontplooiing, en service. Lading en bijkomende uitrusting moeten ook beschermd worden tegen ongewenste vervorming, trillingen en temperatuurschommelingen. Aanhangsels zoals antennes en reflectoren die te groot zijn om in hun operationele configuraties in het ruimtevaartuig te passen, moeten tijdens de lancering in samengevouwen toestand worden verpakt en vervolgens worden uitgeworpen. Aan deze ontwerpeisen moet worden voldaan binnen de richtsnoeren voor gewicht, kosten en betrouwbaarheid, die altijd onlosmakelijk met elkaar verbonden zijn en opnieuw moeten worden beoordeeld in de context van de filosofie van kleine ruimtevaartuigen. Het structurele gewicht van ruimtevaartuigen is historisch gezien slechts ongeveer 20 procent van het totale droge gewicht. Een besparing op het structurele gewicht kan echter van groot belang zijn voor vele opdrachten voor kleine ruimtevaartuigen, waarbij elke kilogram die van de structuur wordt bespaard kostbaar is, en meer capaciteit kan opleveren voor extra nuttige lading, autonome besturingsapparatuur of hulpapparatuur. Hoewel de constructie van een ruimtevaartuig en het materiaal waaruit het bestaat onlosmakelijk met elkaar verbonden zijn door hun invloed op de kosten, de sterkte, de stijfheid, het gewicht, de betrouwbaarheid en het aanpassingsvermogen aan veranderingen, is het toch handig om zaken die overwegend tot de categorie constructie of materiaal behoren, afzonderlijk te bespreken.STRUCTUREN Momenteel biedt in de meeste kleine ruimtevaartuigen een eenvoudige vakwerkconstructie de primaire weerstand tegen statische en dynamische belastingen, en ondersteunen c! vlakke panelen (vaak van sandwichconstructie) de nuttige lading en de bijbehorende inhoud van het ruimtevaartuig. Hoewel het er niet op lijkt dat er veel aandacht is besteed aan het optimaliseren van de structurele configuratie van het ruimtevaartuig, zullen toekomstige missies een efficiënter ontwerp van de centrale busstructuur vereisen. Gelukkig zijn er in het verleden42
Spacecraft Structures and Materials-onderzoek en toepassingen in vliegtuigen en grote ruimtebussen beschikbaar gekomen met beproefde, zeer efficiënte configuraties zoals verstijfde schaalconstructies en huid-verstijvingspanelen. Naast de conventionele busstructuren is er bij de meeste ruimtevaartuigen, ongeacht de grootte, behoefte aan inzetbare structuren en structuren voor speciale doeleinden. De status van deze versterkte ruimtevaartuigstructuren wordt hieronder besproken.Inzetbare structurenOm zijn missie te volbrengen kan een klein ruimtevaartuig een aanhangsel nodig hebben, zoals een boom of een oppervlak, dat zeer groot is in verhouding tot de grootte van het ruimtevaartuig. Dergelijke aanhangsels moeten tijdens de lancering in samengevouwen toestand worden verpakt en vervolgens vóór de vlucht worden uitgeklapt. Ruimtevaartuigen uit het verleden en het heden hebben een verscheidenheid van scharnierende inzetbare structuren gebruikt als gieken die instrumenten of zonneceldekens ondersteunen of als areastructuren die antennes of zonne-arrays vormen. Een aantal van deze in de jaren zestig en het begin van de jaren zeventig ontwikkelde inrichtingen werden gebruikt voor de kleine ruimtevaartuigen van die tijd, maar in de afgelopen twee decennia was de geavanceerde ontwikkeling bij de NASA en het DoD op het gebied van inwerpbare structuren vrijwel geheel gericht op grote antennes en platforms, met name die waarvoor precisie een dominante vereiste is.Niettemin kunnen de ontwikkelde technologieën nuttig zijn voor kleine ruimtevaartuigen, met name wanneer een grote nauwkeurigheid is vereist. De meeste bestaande uitrolbare structuren worden alleen betrouwbaar geacht omdat zij grondig zijn getest door herhaalde opstellingen op de grond, hetgeen ingewikkeld en duur is omdat de effecten van de zwaartekracht moeten worden tegengegaan bij configuraties die zijn ontworpen om in de zwaartekrachtvrije ruimte te werken. Desondanks hebben recente vliegervaringen geleid tot een verontrustend aantal mislukte stationeringen. Voor goedkope kleine ruimtevaartuigen zijn wellicht nieuwe en eenvoudiger betrouwbare inzetbare ontwerpen nodig. Een van de huidige ontwikkelingsinspanningen betreft het gebruik van opblaasbare structuren, die mogelijk goedkoper en betrouwbaarder zijn dan gelede structuren.Interactie tussen besturing en structuren en slimme structurenHet tijdperk van de interactie tussen besturing en structuren is in volle gang, en dat van zijn nakomeling, de slimme structuren,2 is aangebroken. Deze technologieën zijn bijzonder relevant voor kleine ruimtevaartuigontwerpen. Het tegengaan van de dynamische belasting tijdens de lancering door het aanbrengen van een voldoende stijve structurele verpakking alleen is wellicht niet zinvol in een klein ruimtevaartuig indien actieve trillingsonderdrukking de vereiste isolatie zou kunnen bereiken43~ De interactie tussen regelconstructies verwijst naar de koppeling tussen de verplaatsingen van vervormbare structuren en de prestaties van regelsystemen.2 Een slimme structuur heeft sensoren en actuatoren als integrale onderdelen samen met een regelcomputer die nodig is om de trillingen en de vorm actief te regelen.
44Technologie voor kleine ruimtevaartuigen (van dynamische spanning en versnelling) met een lagere massa. Bovendien spelen na de lancering de interactie tussen besturing en constructie en het slimme ontwerp van de constructie een belangrijke rol bij de onderdrukking van jittery Het jitterprobleem kan bij kleine ruimtevaartuigen in feite worden geaccentueerd door de effecten van schaalvergroting. Hoewel de meeste kleine ruimtevaartuigen momenteel worden ontworpen zonder gebruik te maken van interactie tussen regelconstructies en slimme structuren, zullen deze geavanceerde technieken essentieel worden naarmate wetenschappelijke en andere nuttige ladingen gevoeliger worden en naarmate de richtvereisten en dimensionale nauwkeurigheidsbeperkingen strenger worden. Experimentele slimme structuren, ontwikkeld door de NASA, het Amerikaanse Ministerie van Defensie en elders, bestaan uit composietmateriaal dat piëzo-elektrische4 sensoren en actuatoren bevat om het mechanisch gedrag te regelen. Andere mogelijke actuatortechnologieën zijn gebaseerd op vormgeheugenmaterialen (b.v. Nitinol), elektrostrictieveS en magnetostrictieve effecten, 6 enmicromotoren. Het U.S. Air Force Phillips Laboratory heeft aangetoond dat de structurele demping van vliegtuigen met twee orden van grootte kan worden opgevoerd en heeft in een baan om de aarde demonstraties gegeven van het gebruik van ingebedde sensoren en actuatoren voor zowel actieve als passieve trillingsonderdrukking.MATERIALENAluminium is het conventionele materiaal voor vluchtstructuren van alle typen. Daarnaast worden grafietvezel/polymeer-matrixcomposietmaterialen met veel hogere sterkte/dichtheidsverhoudingen en stijfheid/dichtheidsverhoudingen in aanzienlijke mate gebruikt in vliegtuigen en ruimtevaartuigen, meer in commerciële satellieten dan in NASA-ruimtevaartuigen, en nog minder in militaire ruimtevaartuigen. Voor de eerste kleine ruimtevaartuigen was de tendens uitsluitend aluminium te gebruiken en de waargenomen extra kosten van meer geavanceerde materialen te vermijden. Toekomstige kleine ruimtevaartuigen die betere prestaties moeten leveren en lichter moeten zijn, zullen noodzakelijkerwijs gebruik maken van geavanceerde materialen. De status van deze kandidaatmaterialen wordt hieronder besproken.3 Een piëzo-elektrisch toestel ondergaat een omkeerbare verandering van dimensie wanneer een elektrische kracht wordt uitgeoefend. De verandering in dimensie is afhankelijk van de polariteit van de Delhi.~ l, ~s Een elektrostrictief effect is een omkeerbare dimensionale verandering in een materiaal wanneer het materiaal aan een elektrisch veld wordt onderworpen. De richting van de dimensionale verandering is onafhankelijk van de polariteit van het elektrische veld.6 Een magnetostrictief effect is een omkeerbare dimensionale verandering in een materiaal wanneer het materiaal wordt onderworpen aan elektrische of magnetische velden.
Ruimtevaartuigstructuren en -materialenAluminium-LithiumlegeringenEen gewichtbesparend alternatief voor het gebruik van conventionele aluminiumlegeringen bij het ontwerpen van ruimtevaartuigen zou het gebruik van aluminium-lithiumlegeringen kunnen zijn. De lagere dichtheid van aluminium-lithiumlegeringen, in combinatie met hun iets grotere stijfheid en, in specifieke legeringen, hogere sterkte, zou een onmiddellijke gewichtsbesparing van 7 tot 20 procent kunnen opleveren met weinig vereiste veranderingen in fabricage en ontwerp. Bovendien vertonen specifieke aluminium-lithium- en magnesium-aluminium-lithiumlegeringen een duidelijk verhoogde taaiheid bij cryogene temperaturen, een belangrijke eigenschap voor brandstoftanks met vloeibare zuurstof en vloeibare waterstof. Met betrekking tot ruimteconstructies kunnen deze eigenschappen bijzonder belangrijk zijn, aangezien het bezwijken van de meeste constructies gepaard zal gaan met knikken of spanningsbreuken. Op basis van knik- en vloeigrens zou een toename van de elasticiteitsmodulus en de vloeigrens of treksterkte een overeenkomstige afname van het constructiegewicht moeten opleveren. Aluminium-lithiumlegeringen kunnen een tot 12 procent hogere elastische stijfheid opleveren en, in het geval van Alcoa-legering 2090, een toename van de treksterkte met bijna 20 procent ten opzichte van conventionele aluminiumlegeringen zoals 2219 en 2014. Bovendien kunnen voor aluminium-lithiumlegeringen verwerkings- en fabricagetechnieken (b.v. machinale bewerking, chemisch frezen, gas-wolframbooglassen, shotpeen-vormen, enz.) worden gebruikt die vergelijkbaar zijn met de technieken die voor conventionele legeringen worden gebruikt. bovendien blijkt uit studies (b.v. bij General Dynamics en NASA) dat technieken voor goedkope verwerking7 van aluminium-lithiumlegeringen met een bijna-nettovorm, die in ontwikkeling zijn, kunnen leiden tot kostenbesparingen van 20 tot 30 procent ten opzichte van integraal machinaal bewerkte structuren. Hoewel vervanging van conventionele legeringen door aluminium-lithiumlegeringen in wezen kan worden bereikt zonder herontwerp, en verscheidene legeringen “vliegtests” ondergaan als componenten voor commerciële vliegtuigen, moet voorzichtigheid worden betracht bij het gebruik van smeedstukken van bepaalde aluminium-lithiumlegeringen wegens hun lage taaiheid bij doorsnede (korte doorsnede).De volgende aluminium-lithiumlegeringen zijn momenteel verkrijgbaar….Wel~a~ite_ is een aluminium-lithiumlegering die is ontwikkeld door Martin Marietta en die uitstekende laseigenschappen, sterkte, een vergelijkbare hardheid als aluminium en spanningscorrosiebestendigheid heeft. Twee varianten van Weldalite zijn de legeringen 2195 en MD345 van Reynolds Metals.Alloy 2090 is door Alcoa ontwikkeld ter vervanging van de conventionele legering 7075-T6, en voor sommige toepassingen ter vervanging van legering 2024-T3. Legering 2090 heeft de hoogste sterkte van alle aluminium-lithiumlegeringen.Legering 8090 is ontwikkeld door Alcan, met een ongeveer 15 tot 20 procent lagere sterkte dan legering 2090, maar een verbeterde schadetolerantie en taaiheid op korte termijn (Venkateswara Rao and Ritchie, 19921.product.457 De bijna net-vorm verwerking levert een onderdeel op dat weinig bewerking van het eindprodukt behoeft
46Technologie voor kleine ruimtevaartuigen Tot op heden zijn aluminium-lithiumlegeringen niet gebruikt in kleine ruimtevaartuigconstructies, hoewel ze wel zijn voorgekomen in lanceervoertuigontwerpen.Polymeer-matrix ComposietenIn de momenteel geplande programma’s voor kleine ruimtevaartuigen is er een tendens naar een aanzienlijke exploitatie van organische-matrix composieten in structurele spantliggers, in stuwstoftanks (of als omhulsels op metalen tanks), en in vlakke onderdelen! Door het gebruik van polymeer-matrixcomposieten kan in de constructie van het ruimtevaartuig een aanzienlijke gewichtsbesparing (misschien 25 tot 30%) worden bereikt. De kwestie van de kosten van dergelijke composieten kan echter niet los worden gezien van de technische inspanning die nodig is om vertrouwen te krijgen in het gebruik ervan, en die varieert naar gelang van de deskundigheid waarover afzonderlijke instanties en bedrijven beschikken. Niettemin is de totale ervaring met het ontwerpen van composieten in de Verenigde Staten, met name in de vliegtuigindustrie en grote. .a. – , , ~ ~ ~ ~ – ~ ~ , , – ~ at, ~spacecraft prime contractors, zou hoog genoeg moeten zijn om de resterende tendensen tegen te gaan om de gewichtskortingen te accepteren die geassocieerd worden met ontwerpen die gebaseerd zijn op het exclusieve gebruik van conventionele aluminiumlegeringen. Verder suggereren ramingen van de industrie dat de kosten van grafiet-epoxy of soortgelijke composietmaterialen op den duur lager kunnen zijn dan die van monolithische metalen in dezelfde toepassing. Hoewel polymeer-matrixcomposieten onderhevig zijn aan degradatie-effecten van de ruimteomgeving waarmee rekening moet worden gehouden, zijn er tot dusver geen aanwijzingen dat hun structurele prestaties ernstig zouden worden bedreigd door de blootstelling van drie tot vijf jaar die thans wordt overwogen voor de meeste kleine ruimtetuigmissies. Verschillende aannemers en overheidslaboratoria, waaronder SpaceSystems/Loral, Lockheed Missiles and Space Company, Martin Marietta Astro Space en Lawrence Livermore National Laboratory, ontwikkelen technieken voor de economische productie van composietstructuren voor ruimtevaartuigen. Het meest gebruikte polymeer-matrixcomposiet voor primaire ruimtevaartuigstructuren is grafiet-epoxy. Structurele vormen, zoals buizen, kunnen tegen variërende kosten worden verkregen bij verschillende commerciële leveranciers, die variëren van fabrikanten van golfclubschachten tot hoofdaannemers in de ruimtevaart. Andere veelgebruikte polymeer-matrix composietvezels zijn glas en Keviar, die op dezelfde wijze worden verwerkt als grafietvezels. Glasvezel, met name de S-glasvariant, kan zonder schade aan 3 procent rek worden blootgesteld en is nuttig voor toepassingen die een grote rekcapaciteit vereisen, maar de sterkte en stijfheid ervan is onopmerkelijk. Keviar vezel, anderzijds, heeft hoge specifieke treksterkte en stijfheid en is nuttig waar de elektrische of diëlektrische eigenschappen van belang zijn. Keviar heeft echter een betrekkelijk lage druksterkte.Metaal-matrix composietenMetaal-matrix composieten komen beschikbaar met mogelijke toepassingen voor frames en componenten van ruimtevaartuigen. Als materialen voor frames van ruimtevaartuigen kunnen aluminiumlegeringen versterkt met siliciumcarbide-, aluminiumoxide- of boriumdeeltjes of -vezels de voordelen bieden van grotere stijfheid en sterkte; deze materialen kunnen echter een orde van grootte duurder zijn dan conventionele aluminiumlegeringen en hebben bepaalde nadelen op het gebied van mechanische eigenschappen (zo vertoonden de met deeltjes versterkte legeringen tot voor kort slechte eigenschappen op het gebied van ductiliteit en taaiheid). Bovendien kunnen specifieke metaal-matrixcomposieten, zoals met grafiet versterkte magnesiumlegeringen, een grotere stijfheid bieden bij thermische uitzettingscoëfficiënten (voor dimensionele stabiliteit) die vergelijkbaar zijn met die van grafiet-harscomposieten. Dergelijke metaal-matrix-composieten kunnen worden ontworpen met aangepaste fysische en mechanische eigenschappen en hebben niet de uitwasemingskarakteristiek van grafiet-epoxy.NASA overweegt borium-aluminium me~-matrix-composieten voor geselecteerde toepassingen in primaire structuren voor zijn ruimte-overdrachtsvoertuigen en silicium-carbideparticulaat-aluminium-legeringen voor cryogene tanks. Titaan en titaan-matrixcomposieten zijn in het algemeen geschikt voor omgevingen met hogere temperaturen. Zo is de met siliciumcarbide versterkte Timetal 2IS-legering bruikbaar bij temperaturen tot 800°C en heeft zij een uitstekende weerstand tegen corrosie en oxidatie bij hoge temperaturen.Metaal-matrix composieten hebben ook toepassing gevonden als lichtgewicht, sterk en zeer geleidend materiaal voor thermische beheersystemen bij hoge temperaturen. Zo heeft Rockwell bijvoorbeeld koper-matrix composieten ontwikkeld met vezelversterkingen van grafiet, molybdeen of wolfraam voor actief gekoelde structuren in hypersonische vliegtuigen en raketstraalpijpen en in radiatorvinnen voor ruimtevaartsystemen. Deze composieten zijn stabiel bij hoge warmteflux en in thermische cyclische toepassingen, en zij bieden een betere weerstand tegen scheuren in vergelijking met conventionele geleidende legeringen. Fairchild Space and Defence Corporation werkt aan elektro-emissieve panelen voor het thermisch beheer van kleine ruimtevaartuigen.Koolstof-koolstofcomposietenKoolstof-koolstofcomposieten worden over het algemeen gebruikt in toepassingen waarbij extreme temperaturen vereist zijn, meestal tot ongeveer 1650°C. In combinatie met actieve koeling kunnen zij worden gebruikt voor de voorranden van neus, vleugels en staart van vliegtuigrompen die worden blootgesteld aan temperaturen tot 3300°C. Voor het National Aerospace Plane voertuig, bijvoorbeeld, werden koolstof-koolstof composieten gebruikt als dunne panelen die mechanisch werden bevestigd aan de onderliggende titanium-matrix composiet structuur over delen van de romp. Ondanks hun zeer hoge thermische weerstand zijn koolstof-koolstofcomposieten echter zeer gevoelig voor oxidatie; bij het National Aerospace Plane moesten zij worden beschermd door dunne meerlaagse coatings van siliciumcarbide. Voor ruimtevaartuigen kunnen koolstof-koolstofcomposieten de tijd en kosten voor de fabricage van structuren aanzienlijk verminderen door middel van versnelde verwerkingsprocessen. NASA ontwikkelt continue en batchverwerkingstechnieken voor koolstof-koolstof buizenframes voor ruimtevaartuigen en nauwkeurige reflector-, antenne-, radiator- en aerobrake-panelen met de juiste thermische, reflecterende en radiatorcoatings.47
48Technologie voor kleine ruimtevaartuigenSTRUCTUUR/MATERIAALSYSTEMENDe uitdaging voor vindingrijke ontwerpers in het tijdperk van kleine ruimtevaartuigen zal zijn om de technologieën van geavanceerde materialen, structuren, inzetbare aanhangsels, en interactie tussen besturing en structuur in kleine en goedkope configuraties te combineren. Er bestaat een grote hoeveelheid structuur- en materiaaltechnologie die relevant is voor vliegtuigen en grote ruimtevaartuigen (en de kleine ruimtevaartuigen van de eerste decennia van de ruimtevaart) en die een bruikbare springplank kan vormen voor het ontwerp van huidige en toekomstige kleine ruimtevaartuigen, maar op verschillende technische gebieden en de synthese daarvan is er een breed scala van behoeften aan verder onderzoek en ontwikkeling. De eerder genoemde vervanging van aluminium-lithiumlegeringen door aluminium in traditionele structurele metaalontwerpen zou een onmiddellijke, zij het bescheiden, gewichtsbesparing opleveren. Maar de huidige kennisbasis voor de productie van en het ontwerpen met composietmaterialen, in het bijzonder polymeer-matrixcomposieten, moet niet alleen grondig worden geabsorbeerd, maar wellicht ook aanzienlijk worden verbeterd door de opkomende gemeenschap van kleine ruimtevaartuigen om te kunnen voldoen aan de eisen van lagere kosten en een lager gewicht. Het ontwerpen van eenvoudige, betrouwbare en goedkope verbindingen en bevestigingen in composietconstructies is een probleem van structuur/materiaalsystemen dat nooit zal verdwijnen, evenals de daarmee samenhangende eis dat het ontwerp en de fabricage gemakkelijk kunnen worden aangepast aan onvoorziene (maar onvermijdelijke) veranderingen in payloac-configuraties. Hoewel sommige bestaande concepten en technologieën voor de compacte opslag en betrouwbare toepassing van aanhangsels ook in de toekomst voor kleine ruimtevaartuigen kunnen worden gebruikt, is er een aanzienlijk potentieel voor nieuwe uitvindingen en ontwikkelingen op dit gebied, gezien het onvermijdelijke conflict tussen de kleinheid van de structuur en de wenselijkheid van grote aanhangsels. Tenslotte zullen de ingenieurs van kleine ruimtevaartuigen, tegen de achtergrond van aanzienlijk bestaand theoretisch en laboratoriumonderzoek, maar met weinig bewezen vliegervaring, sterk betrokken moeten zijn bij de ontluikende technologieën van interactie tussen besturings- en constructieconstructies en slimme constructies en de opwindende beloften daarvan, met inbegrip van hun integratie in het algemene ruimtevaartuigsysteem als kostenbesparende en gewichtbesparende elementen.De NASA kan een belangrijke rol spelen bij de schepping, verbetering en toepassing van structuren en materiaaltechnologie voor kleine ruimtevaartuigen, zowel in haar traditionele hoedanigheid van agentschap voor grensverleggend. generiek enaineerina-wetenschappelijk onderzoek~…..,O..~ Orocu sea op bepaalde relevante onderwerpen als in haar leidende rol in gezamenlijke projecten met de industrie, bedoeld om het ontwerp, de fabricage en het gebruik te demonstreren van kleine ruimtevaartuigen met hoge prestaties, betrouwbaarheid en aanpasbaarheid, in overeenstemming met de centrale richtlijnen van lage kosten en een laag gewicht. Zoals altijd is waakzaamheid van essentieel belang om ervoor te zorgen dat deze activiteiten elkaar voeden.
Ruimtevaartuigstructuren en -materialenDe volgende expliciete aanbevelingen voor NASA-actie zijn gerangschikt in een prioriteitsvolgorde die het geïntegreerde oordeel weerspiegelt van de Pane} on Small Spacecraft Technology, na overweging van de stand van de ontwikkeling van nieuwe technologie en de potentiële opbrengsten die redelijkerwijs kunnen worden verwacht.I. Onderzoek naar eenvoudige, goedkope inzetbare gieken en oppervlakken moet worden benadrukt. De doelstellingen moeten onder meer zijn een hoge inzetbetrouwbaarheid, compacte opberging en voldoende precisie. Bewijzen op de grond van succesvolle inzet in de ruimte zijn essentieel.2. Er moet een gezamenlijk programma van NASA en de industrie worden gestart om de ontwikkeling te demonstreren van geavanceerde ontwerpen voor kleine ruimtevaartuigen die zijn gebaseerd op polymeer-composietcomponenten, waarbij gebruik wordt gemaakt van zowel beschikbare als nieuwe technologie om te voldoen aan de hoge eisen van lage kosten, laag gewicht, betrouwbaarheid en aanpasbaarheid. Het NASASmall Spacecraft Technology Initiative kan deze doelstelling verwezenlijken. 3. In coördinatie met lopend onderzoek aan universiteiten en bij andere overheidsinstanties moeten de onderzoeksinspanningen worden geïntensiveerd op het gebied van slimme structuren en de wisselwerking tussen controle en constructie. Het onderzoek moet zowel algemeen van aard zijn als gericht op specifieke behoeften voor kleine ruimtevaartuigen.4. Er moet een demonstratieprogramma op korte termijn met de industrie worden opgezet om een structuur voor kleine ruimtevaartuigen te ontwerpen, te construeren en te kwalificeren, hoofdzakelijk op basis van de huidige constructieve ontwerpconfiguraties waarbij gebruik wordt gemaakt van aluminium-lithiumlegeringen in plaats van aluminium, ten einde de haalbaarheid van snelle gewichtsbesparing met minimale inspanning en kosten vast te stellen.5. Er moet worden gezorgd voor voldoende deskundigheid op het gebied vanVoldoende expertise in polymeer-matrix composiet technologie moet binnen NASA worden gehandhaafd om mogelijkheden te identificeren en na te streven voor onderzoek gericht op het verbeteren van sterkte, stijfheid, thermische eigenschappen, en economie van fabricage, met expliciete aandacht voor de mogelijkheden van meervoudig gebruik componenten en de engineering van modulaire bevestigingen en verbindingen.49