Im nahegelegenen Darmstadt, an der TU Darmstadt Space Technology, arbeitet ein Team von Studierenden an der Entwicklung, dem Bau und dem Flug von Höhenforschungsraketen. Zurzeit bereiten sie sich auf den größten akademischen Raketenwettbewerb Europas vor – die „European Rocketry Challenge“ (EuRoC). Welche Herausforderungen das Team dabei meistert und welche Rolle WIKA dabei spielt, haben sie uns ausführlich erzählt.
TU Darmstadt Space Technology: Das Team Rapid und die FRoDO-Serie
Team Rapid und die FRoDO-Serie
Vor vollem Haus und mit großem Enthusiasmus berichten vier Studierende der TU Darmstadt bei der letzten JAV-Versammlung von ihrem Verein TUDSAT. Alle vier sind Mitglieder des mittlerweile 40-köpfigen Teams Rapid, das neben dem Satelliten- und dem Roverteam eine der drei Säulen des Vereins bildet. Der erste Teil des Vortrags widmet sich der FRoDO-Raketenserie: Insgesamt entwickelte das Team nacheinander drei Forschungsraketen, wobei jede auf dem Wissen ihres Vorgängers aufbaut.
„Das Ziel der FRoDO-Serie war von Anfang an, bei der EuRoC mitzufliegen“, erklärt Marco Völker, der vor seinem Studium an der TU Darmstadt eine Ausbildung bei WIKA absolvierte. „Doch bevor man sich für den Wettbewerb bewirbt, sammelt man erst einiges an Erfahrung, um dann bei der EuRoC auch sicher abliefern zu können.“ Die besten 25 Teams Europas treten bei dem Wettbewerb an, der jährlich von der Portugiesischen Weltraumagentur organisiert wird. Die Aufgabe ist einfach erklärt: Möglichst präzise auf 3.000 m oder 9.000 m fliegen und die Rakete anschließend sicher bergen.
„Simulationen sind hier natürlich unumgänglich, doch die Realität bringt immer eine gewisse Unsicherheit mit sich“, führt Marco fort. „Also bauten wir ein aktives Kontrollsystem.“ Dieses „Apogee Control System“ (ACS) beruht auf einem Drucktank, in dem Luft mit 300 bar gespeichert ist. Nachdem der Raketenmotor ausgebrannt ist, fliegt die Rakete etwa 20 Sekunden unbeschleunigt weiter, bis sie den Hochpunkt ihrer Flugbahn erreicht. In dieser Phase wird Luft aus dem Drucktank durch nach oben und unten gerichtete Düsen freigesetzt, um die Rakete minimal zu bremsen oder zu beschleunigen – und so die finale Flughöhe präzise einzustellen. Mit Erfolg: Die gemessene Höhe betrug 2.996,3 m, also nur 3,7 m unter dem Ziel. Eine so genaue Annäherung hatten sie beim Wettbewerb bisher nicht erreicht.
WIKA-Sensoren im Einsatz bei studentischen Forschungsraketen
Ermöglicht wurde dies unter anderem durch Sensoren von WIKA. Diese waren sowohl für die Auslegung des Systems als auch für die Regelung im Flug unerlässlich. Mithilfe präziser Druckmessungen bestimmt man das Verhältnis von Tankdruck zu Schubkraft – eine wichtige Grundlage für die Auslegung der Regelparameter. Darüber hinaus flogen Sensoren in der Rakete mit und lieferten Echtzeitdaten zu Tank- und Düsendrücken. So konnte das verbleibende Schubpotenzial sowie die aktuell erbrachte Schubkraft ermittelt werden. Erst diese präzisen Live-Messwerte machten eine so genaue Regelung möglich.
Mit ihrer nächsten Rakete Hyacinth entwickeln die Studierenden erstmals auch den Antrieb selbst. Dieser wird – anders als bei der FRoDO-Serie – nicht als Feststofftriebwerk konzipiert, wie man es etwa von Silvesterraketen kennt, sondern als sogenanntes Hybridtriebwerk. Dabei liegt der Brennstoff weiterhin in fester Form vor, während der Oxidator in flüssiger Form eingespritzt wird. „Solche Systeme sind nochmal eine ganz andere Hausnummer“, erklärt Justus Albert, der die Entwicklung des Triebwerksprüfstands leitet. Sowohl die Anzahl als auch die Komplexität der Bauteile sei ein Vielfaches dessen, was man von der FRoDO-Serie kennt. Auch hier kommen wieder Sensoren von WIKA zum Einsatz. Um die Betriebssicherheit zu gewährleisten und das Triebwerkssystem am Ende klassifizieren zu können, ist eine dauerhafte Überwachung aller Systemdrücke notwendig.
Viele Grüße
Euer Team Rapid (TUDSAT)
Übrigens: Weitere Infos zum Studium bei WIKA erhaltet Ihr auf unserer Webseite.