Gefaalde lancering Stratos 3-raket betekent niet het einde
Twee jaar werk gingen in minder dan een halve minuut in rook op toen de Stratos 3-raket van DARE vorig jaar zomer ontplofte. Het studententeam van de TU Delft probeerde met de raket een hoogterecord te vestigen, maar de lancering mislukte. Toch heeft het team veel geleerd van de kostbare les.
De Stratos III steeg in juli van 2018 op vanaf de Spaanse kust. De lancering was het eindresultaat van het meest ambitieuze project van DARE, het Delft Aerospace Rocket Engineering-team. DARE is de praktische tak van de Lucht- en Ruimtevaarttechniekopleiding van de Technische Universiteit, een speelplaats waar studenten hun theoretische kennis in de praktijk kunnen brengen.
Zo’n vijftien studenten, waaronder teamleider Jesse Hummel, hebben een jaar vrij genomen om zich volledig op DARE te richten. Nog eens vijftig studenten werken naast hun studie (of als deel daarvan) aan het project. Binnen DARE werken studenten aan verschillende principes van de raketwetenschap, in een parachuteteam, een telemetrieteam en een brandstofteam. Ook werken zij samen met studenten van andere opleidingen, zoals elektrotechniek en computerwetenschappen.
DARE bestaat sinds 2001. Acht jaar na de oprichting waren de eerste studenten zelfverzekerd genoeg van hun kunnen om een eerste lanceerpoging te wagen. De Stratos I-raket ging omhoog, later gevolgd door de Stratos II en II+. Die laatste haalde destijds het record van 21,5 kilometer, al is dat inmiddels weer in handen van een Duits team. Dit jaar wilde DARE met de Stratos III weer voor het nieuwe record gaan. Het team bouwde voort op de kennis die andere studenten hadden opgedaan om een nieuwe raket te bouwen, een raket die groter was en een paar dingen grondig vernieuwde.
Eén kans
Ondanks alles wat DARE leerde ging de lancering toch mis: de raket explodeerde 23 seconden nadat hij opsteeg. De oorzaak is nog niet bekend volgens Hummel, maar het team analyseert de verzamelde data en de teruggevonden brokstukken. Er is heel veel data verzameld, telemetrie vanuit de raket én vanaf de aarde, die tijdens de vlucht live werd doorgestuurd. De Stratos-lancering blijft uiteindelijk ook een leerproject, en ook als een lancering mislukt is dat waardevol.
Volgens Hummel is het van tevoren amper te voorspellen hoe een lancering gaat. Natuurlijk draait het team wel duizenden simulaties, tienduizenden zelfs, om ieder mogelijk scenario te voorspellen en erop te anticiperen. “Maar tijdens zo’n lancering kunnen er zoveel dingen mis gaan, er zijn zoveel variabelen die meespelen dat zelfs al die simulaties niet genoeg zijn”, vertelt hij aan PCM. Een bijkomend probleem: je kunt niet testen. Je hebt één lancering, en dat is gelijk ook de test. Hummel: “Die kan dan goed of fout gaan.”
In tegenstelling tot veel andere competities waar studententeams aan meedoen (zoals de World Solar Challenge, waar de TU Delft met hun Nuna zonne-auto’s steevast hoog scoort) is het breken van het hoogterecord geen georganiseerde wedstrijd. Er zijn ook niet heel veel andere studententeams die iets soortgelijks doen. In Denemarken zit er één, en er zijn een paar Amerikaanse teams waarvan één het huidige wereldrecord houdt.
©PXimport
Het feit dat het niet om een wedstrijd gaat biedt de studenten veel vrijheid om op hun eigen tempo de raket te bouwen, maar het levert volgens Hummel ook wel weer obstakels op: “We moesten bijvoorbeeld het hele transport naar Spanje regelen, en we moesten een deal sluiten met de lanceerbasis daar. Dat zijn allemaal dingen waar niemand je verder bij helpt.” Spanje was één van de weinige plekken waar de Stratos-raket omhoog kon. Om die te lanceren moest namelijk een zeegebied ter grootte van Friesland worden afgezet – dat kan in de Noordzee niet zomaar.
Het belangrijkste doel van de Stratos-raket is simpel: hij moet zo hoog mogelijk komen. “En als je hoger wil, dan moet je een grotere raket hebben”, zegt Hummel pragmatisch. “Er zijn drie belangrijke manieren om een raket hoger te kunnen laten vliegen. De motor is een belangrijke, want hoe krachtiger die is, hoe hoger je komt. Hetzelfde geldt voor brandstof: hoe meer, hoe beter. Maar het helpt ook om lichter materiaal te gebruiken. Daarom maakten we onze brandstoftank dit keer van carbon fiber”, vervolgt hij.
DARE koos ervoor alledrie vernieuwingen te implementeren in de raket: die was groter, maar ook lichter dan de vorige. “Door de extra grootte paste er meer brandstof in de tank, wel 262 liter, terwijl het hele voertuig nog lichter was dan de Stratos II+”, aldus Hummel.
Hybride motor
DARE koos bovendien voor het bouwen voor een hybride motor. Daar zijn ze in Delft inmiddels uniek én goed in, volgens Hummel. Raketten kunnen met vaste en vloeibare brandstof werken, maar het Delftse studententeam koos voor een tussenoplossing. “In een ideale wereld zouden we voor vloeibare brandstof gaan, want dat is in absolute prestaties wel het best”, zegt Hummel.
Met vloeibare brandstof (wat de meeste huidige raketten gebruiken) kun je de motor op ieder moment uitschakelen en dat is handig als er iets mis gaat tijdens de vlucht, zoals in het geval van de Stratos III. Een raket op vaste brandstof steek je aan, maar die stopt niet totdat de brandstof op is. Maar, vult Hummel aan, vloeibare brandstof heeft ook nadelen: “Het was zeker in het begin voor ons heel moeilijk om te maken. Bovendien kan het onveiliger zijn, en dat is zeker voor een studententeam niet goed. Dat maakt het ook moeilijker om een Europese testlocatie te vinden waar we kunnen lanceren.”
Daarom bouwt DARE een eigen hybride motor, met een vloeibare oxidator in de tank en een vaste brandstof voor de energie. Die brandstof maken de studenten zelf in Delft. Het is een mengsel van sorbitol, parafine en aluminiumpoeder. De raket vliegt dus, zoals DARE het zegt, op zoetjes en kaarsvet …
Voor DARE was het niet genoeg om alleen “een stuk vuurwerk de lucht in te schieten””, vertelt Hummel. Het team wilde wel dat de raket iets nuttigs kon doen. Daarom werkte DARE samen met het Nederlandse Lucht- en Ruimtevaartcentrum (NLR). “Die hebben een boordcomputer in de raket gezet. Tijdens de lancering verzamelden we informatie over de krachten die zo’n computer krijgt te doorstaan. Dat is voor organisaties zoals NLR nuttig om te weten voor toekomstige missies.”
De mislukte lancering houdt de studenten niet tegen om het project voort te zetten. Hummel is zelf inmiddels geen teamcaptain meer, maar heeft het stokje overgedragen aan een nieuwe generatie studenten. Die gaan gewoon door, dit keer met de Stratos IV. Maar eerst moeten zij goed bestuderen wat er precies misging met de vorige. Het is progressie met vallen, opstaan én explosies.
