Je leest:

Ronkende motoren voor Stratos

Ronkende motoren voor Stratos

Auteur: | 7 november 2008

23 oktober was een grote dag voor de Delftse raketbouwersvereniging DARE. Op het militaire oefenterrein in ’t Harde werden drie motoren getest voor de Stratos-raket, die begin volgend jaar het hoogterecord voor amateurraketten moet gaan breken. De motortest was het laatste grote ijkpunt voor de lancering, die in januari plaats zal vinden. Klaar voor de start…

Hoe bouw je een raket? Daar weten studenten van de Delftse opleiding lucht- en ruimtevaarttechniek aan het einde van hun studie alles van, op papier dan. Voor de studenten die hun technische kennis ook eens in iets fysieks om willen zetten, is er Delft Aerospace Rocket Engineering (DARE). Deze steeds groter wordende vereniging houdt zich bezig met het bouwen van raketten, en met de gebundelde kennis van hun leden is dat een behoorlijk serieuze klus.

Bierviltje

Neem nou Stratos. DARE noemt deze raket een ‘extreem’ korte-termijnproject: in ongeveer twee jaar tijd moet Stratos van een idee op een bierviltje zijn uitgegroeid tot de hoogtekampioen onder de amateurraketten. Tel daarbij op dat de leden van DARE geen genoegen nemen met commercieel verkrijgbare onderdelen en dus alles zelf ontwerpen en in elkaar zetten, en je krijgt een beeld van dit bijzonder ambitieuze project.

(Klik op het plaatje voor een grotere versie) Zo ziet Stratos eruit als alles in elkaar zit. De vier booster-motoren onderaan zorgen samen voor de lancering vanaf de grond. Als de booster-motoren opgebrand zijn, zorgt de koppeling tussen de twee delen (of trappen) van de raket ervoor, dat de lege motoren van de raket af vallen. Na een kort stukje vrije vlucht gaat daarna de sustainer-motor aan, die Stratos het laatste zetje naar een recordhoogte moet geven. Als de raket zijn hoogtepunt heeft bereikt, wordt het deel van de raket waar de experimenten in zitten uit de raket geduwd, waarna het aan een parachute hopelijk tot een veilige landing komt. Illustratie: DARE/Stratos

Het is de bedoeling dat Stratos in de minuut na zijn lancering een hoogte van wel vijftien kilometer zal bereiken. De recordhoogte van een zelfgebouwde raket is momenteel bijna 10,7 kilometer. Om het verschil te overbruggen zal Stratos omhoog moeten schieten met een snelheid die op zijn hoogtepunt drie keer zo hoog is als de geluidssnelheid. Daarvoor zijn heel krachtige motoren nodig. Bovendien is het in de hoge luchtlaag waar Stratos naartoe gaat, de stratosfeer, bijzonder koud. Onderin de stratosfeer kan het kwik dalen tot vijftig graden onder nul. Dat betekent dat de elektronica in de raket heel goed bestand moet zijn tegen een ijskoude omgeving; een flinke uitdaging. De hoogte van de raket maakt het ook lastig om de twee delen, of trappen, van de raket van elkaar te scheiden als de brandstof in de onderste trap op is. Normaal wordt daarvoor buskruit gebruikt, maar in de ijle lucht waarin Stratos zich tegen die tijd bevindt kan dat niet tot ontploffing worden gebracht.

Fail-safe en superslim

Op elk van die uitdagingen heeft DARE een passend antwoord gevonden. De motoren van Stratos zijn bijzonder krachtig; de grote motor die het tweede deel van de vlucht van de raket aandrijft is zelfs de krachtigste amateurraketmotor aller tijden. De elektronica, die grotendeels is ontwikkeld door Delftse elektrotechniekstudenten, is sterk geïsoleerd ingebouwd en ‘fail-safe’ ontworpen, zodat de raket zelfs blijft werken als er hier en daar toch een chipje kapot gaat. Voor het loskoppelen van de tweede trap is zelfs een nieuw, experimenteel systeem ontwikkeld dat de trap door een stoot koolzuurgas weg moet gaan werpen.

Vier Stratos-raketbouwers tonen de motoren die 23 oktober getest werden. Rechts op de foto staat Mark Uitendaal, de projectleider van Stratos die hoopt af te studeren met dit project.

Na een jaar lang ontwikkelen en bouwen was het op 23 oktober tijd voor Stratos’ laatste grote test voor de lancering. Twee van de vier zogenaamde ‘booster’-motoren, die tijdens de vroege lanceringsfase de raket omhoog doen schieten, werden getest. Ook de grote ‘sustainer’-motor, de drijvende kracht van de tweede trap, werd aan een test onderworpen. De motoren zijn gemaakt van lichte en stevige koolstofvezel, die de enorme krachten waaraan de raket tijdens de lancering bloot zal komen te staan kan overleven. Gevuld met brandstof werden de motoren in een stellage gehangen, en vanaf een afstand ontstoken.

Hier wordt een boostermotor in de testopstelling bevestigd. Hij zal daarna vanaf een veilige afstand worden ontstoken. Tijdens het branden van de motor meet een drukmeter in de stellage hoeveel stuwkracht de motor produceert.

Tijdens de motortest werd honderd keer per seconde gemeten hoeveel stuwkracht de motor levert. Ook werden er 400 keer per seconde foto’s van de motor gemaakt. Op die manier kunnen de raketbouwers van DARE precies achterhalen hoe de motoren zich gaan gedragen. Ook kunnen de boostermotoren met elkaar worden vergeleken, want als die teveel van elkaar verschillen kan dat problemen geven bij de start.

Op naar de ruimte

Als alles goed blijkt te zijn zal Stratos eind januari 2009 het luchtruim kiezen, vanaf raketbasis Kiruna in noord-Zweden. Dan zal blijken of Stratos inderdaad het hoogterecord zal breken, en zo de weg vrij zal maken voor nog geavanceerdere amateurraketten die ooit misschien zelfs de ruimte zullen bereiken. DARE is er klaar voor.

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 07 november 2008

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.