Je leest:

Alles over microraketten

Alles over microraketten

Auteur: | 1 november 2001

Hoe brengen we ruimtevaart in de klas? Ariane, het Apollo-programma, de spaceshuttles enzovoort. Ze fascineerden al verschillende generaties van studenten. Waarom bouwen we en ontwerpen we geen waterraketten in de klaslokalen. Dus: ignition binnen de 20 seconden?

De waterraket

Zoals je weet werken raketten volgens het reactieprincipe. Door verbrandingsgassen door hun straalpijp naar buiten te stuwen stijgen ze in tegengestelde zin op. Dit principe van actie en reactie hebben we te danken aan de Engelse fysicus Newton. Hij stelde dat met elke actie een gelijke reactie overeenstemt in de tegengestelde zin. Zo wijkt een kanon terug (reactie) wanneer het een kogel afvuurt (actie). Maar omdat het kanon veel meer massa heeft dan de kogel, zal het slechts weinig terugwijken in vergelijking met het projectiel.

De eerste die eraan dacht om dit principe toe te passen op raketten was de Russische geleerde Konstantin Tsiolkovski. In 1903 stelde hij een origineel experiment voor: dat van de visser zonder roeispaan ‘verloren’ in het midden van een meer. Gelukkig beschikte de visser in zijn sloep over een aantal grote stenen. Om de oever te bereiken gooide hij ze één na één met een zo groot mogelijke kracht uit zijn sloep. Deze ‘motor’ liet hem toe naar de oever toe te bewegen. Hoe? Eenvoudigweg door het principe van actie en reactie. Door de stenen uit de boot te gooien, oefent hij op elk ervan een kracht uit. De steen oefent op zijn beurt een even grote kracht uit op zijn hand (maar in tegengestelde zin). Daardoor werden hij en zijn sloep voortgestuwd.

Bij de waterraket is hetzelfde principe van kracht. Het naar buiten spuitende water stuwt de raket voort. Het basismateriaal dat voor een dergelijke raket nodig is, kan bijna niet eenvoudiger.

In het kader van een wedstrijd werkten de leerlingen van het Sartay-college in Embourg een heel jaar lang aan een waterraketproject. De fabricagegeheimen? ‘Wij gebruikten plastic frisdrankflessen van 1,5 liter. Om ze een zekere stabiliteit te geven moesten we verschillende soorten staartvinnen uitproberen. Onze eerste modellen vlogen in zowat alle richtingen. Alles heeft te maken met het zwaartepunt. Wij dachten er ook aan ballast aan te brengen op sommige modellen. Om de raket voort te stuwen ontwikkelden we een pompsysteem met manometer en een voetstuk dat als lanceerbasis diende. De ’lancering’ gebeurde door een klep los te zetten. In feite ging het om een verbindingsstuk van een tuinslang. Om onze raketten in enigszins goede staat te houden knutselden we een systeem in elkaar dat bestond uit een parachute en een samendrukbare neuskegel. Alleen deze neuskegel en niet de hele raket stort bij de landing neer.’

Tijdens de vlucht werden zelfs metingen uitgevoerd. Zo werd bijvoorbeeld de hoogte bepaald die door de verschillende modellen bereikt werd. De recordhoogte bedraagt maar liefst 32 meter! Niet slecht voor wat ‘knutselwerk’ met flessen, gelanceerd op de speelplaats van een school!

Raketten met vaste brandstof

De ANSTJ ( Association Nationale Sciences Techniques Jeunesse) in Frankrijk en haar aangesloten clubs organiseren elk jaar in samenwerking met de Franse ruimtevaartorganisatie CNES een lanceercampagne van experimentele raketten. Tijdens dit ‘Festival van de Ruimtevaart’ worden de raketten die door de verschillende clubs werden gebouwd, gelanceerd vanop een militaire basis in Frankrijk. CNES levert aan alle deelnemende clubs de motoren op vaste brandstof. Ze worden door de gespecialiseerde industrie vervaardigd volgens strikte veiligheidsmaatregelen. Het gebruik ervan is overigens alleen voorbehouden aan professionelen. Zij verzekeren de veiligheid tijdens de campagnes. Door de pyrotechniek voor hun rekening te nemen kunnen de leden van de clubs zich op het essentiële concentreren: de bouw van hun raketten en de apparatuur aan boord!

Mini, micro of experimenteel?

Micro-raketjes worden gemaakt van enkele tientallen grammen karton en balsahout. Daarnaast bevatten ze een rudimentair remsysteem (een groot stuk plastic) en een motor-‘patroon’. Bij een lancering bereiken ze snelheden van ongeveer 200 km/h. Naargelang de weersomstandigheden kunnen ze hoogten van 100 tot 150 meter bereiken.

Mini-raketten hebben grotere afmetingen. Het zijn apparaten die tot 1,5 meter hoog kunnen zijn en bij de lancering een massa hebben van 1 tot 2 kilogram. Ze bereiken een hoogte van ongeveer 500 meter alvorens ze aan een heuse parachute naar de aarde terugkeren.

De experimentele raket tenslotte is een beetje de laatste fase voor Ariane. Als resultaat van een jaar intensief werk kan de experimentele raket met een massa van tien kilogram een hoogte van twee kilometer bereiken. Vaak zijn studenten uit het hoger onderwijs daarmee bezig. Aan boord van deze raketten vindt men vaak heuse ‘professionele’ systemen voor de registratie van de vluchtgegevens.

Een virtuele satellietlancering!

Dankzij het initiatief dat professor Joachim Köppen van de Sterrenwacht van Straatsburg vorig jaar nam is de lancering van een zeven ton zware mastodont of van een kleine kunstmaan rond onze planeet vanaf nu kinderspel. In samenwerking met vier studenten van de Ecole Supérieure de Physique te Straatsburg ontwikkelde hij software waarmee dergelijke lanceringen gesimuleerd worden. Via enkele klikjes met de muis kunnen de internauten vanop een virtuele lanceerbasis hun raketten naar wens samenstellen. Men kan variatie aanbrengen in de nuttige lading, de kracht van de motoren, de aarde en de massa van de brandstof.

Bewerkt uit Space Connection door René Ducastel

Dit artikel is eerder verschenen in nummer 6 uit de jaargang 2001 van het blad Archimedes.

Dit artikel is een publicatie van Archimedes.
© Archimedes, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 01 november 2001

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.