Analysis of RFA ONE first stage recovery methods

This Master Thesis presents an in-depth analysis of reusability methods for the first stage of the RFA ONE launcher, addressing the fundamental questions: which method is optimal for recovering the first stage of a small launch vehicle, considering both technical feasibility and economic factors? Which is the best solution to turn an expendable launcher into a reusable one? The study encompasses a comprehensive evaluation of various approaches, including traditional strategies such as parachute and retro-propulsive landing, as well as innovative techniques such as guided parafoil with mid-air capturing and engines-only recovery. The analysis implements the dynamical equations of motion to simulate the landing trajectory, enabling a detailed technical examination. Furthermore, an economic estimation is conducted by integrating multiple models and company information to determine the cost of the launch vehicle and the resulting price per flight per kilogram of payload. Finally, a trade-off analysis is performed using the Analytical Hierarchy Process to merge all the relevant information together and identify the most favorable solution. This research contributes valuable insights into the selection of optimal first stage reusability methods for small launch vehicles, considering both technical and economic perspectives.

Questa Tesi di Laurea Magistrale presenta un'analisi approfondita dei metodi di riutilizzo per il primo stadio del lanciatore RFA ONE, affrontando le domande fondamentali: quale metodo è ottimale per recuperare il primo stadio di un veicolo di lancio di piccole dimensioni, considerando sia la fattibilità tecnica che i fattori economici? Qual è il miglior modo per rendere un lanciatore spendibile riutilizzabile? Lo studio comprende una valutazione completa di vari approcci, tra cui strategie tradizionali come il paracadute e l'atterraggio retropropulsivo, così come tecniche innovative come il parafoil controllato con cattura in volo e il recupero dei soli motori. L'analisi implementa le equazioni dinamiche del moto per simulare la traiettoria di atterraggio, consentendo un'analisi tecnica dettagliata. Inoltre, viene condotta una stima economica integrando diversi modelli e informazioni aziendali per determinare il costo del veicolo di lancio e il prezzo risultante per volo per chilogrammo di carico utile. Infine, viene eseguita un'analisi di trade-off utilizzando l'Analytical Hierarchy Process per unire tutte le informazioni rilevanti e identificare la soluzione più favorevole. Questa ricerca fornisce informazioni utili nella selezione dei metodi di riutilizzo ottimali per il primo stadio dei lanciatori di piccole dimensioni, considerando prospettive tecniche ed economiche.