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MIRAS Hybrid Rocket Launch #2
Geschrieben von: CS   
Donnerstag, den 10. September 2015 um 18:54 Uhr

Zweiter erfolgreicher Start unserer 500 N Hybridrakete MIRAS

MIRAS ist eine experimentelle Hybrid Rakete welche im Rahmen des STERN-Programms (Studentische Experimental Raketen) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt von der Studentengruppe HyEnD an der Universität Stuttgart entwickelt wurde. Herzstück der Rakete ist das Hybridtriebwerk, welches einen Schub von durchschnittlich 500 N erzeugen kann. Das Hybridtriebwerk für MIRAS wurde am Prüfstand M11.5 des Instituts für Raumfahrtantriebe des DLR in Lampoldshausen in über 90 Bodentests im Laufe des STERN-Programms kontinuierlich verbessert und optimiert. Zu den verbesserten Eigenschaften gehören Effizienz, Zuverlässigkeit und Verbrennungsstabilität. Als Brennstoff kommt ein Paraffin-basierter Feststoff zum Einsatz, welcher in der Brennkammer mit flüssigem Lachgas verbrannt wird. Viel Entwicklungsarbeit wurde in den Festbrennstoff gesteckt, sodass HyEnD nun einen Brennstoff hat, welcher sowohl bezüglich Verbrennungseigenschaften optimiert wurde, als auch mechanische Lasten während dem Raketenflug mit hohen Beschleunigungen aushalten kann.

Neben dem Triebwerk hat MIRAS einen

selbst-entwickelten Tank als auch ein pyrotechnisches Ventil für das flüssige Lachgas. Oberhalb des Antriebssystems sitzt in der Raketenspitze die Flugelektronik. Eine Kamera filmt den Flug und zwei Flugcomputer vermessen mit verschiedenen Sensoren (Barometer, Gyrometer, Accelerometer und GPS) die Flugbahn und senden diese Daten an die Bodenstation, sodass auch während des Flugs die Bahn verfolgt werden kann. Die Flugcomputer lösen auch das Bergungssystem aus, welches aus einem Bremsfallschirm und einem Hauptfallschirm besteht. Der Bremsfallschirm wird im höchsten Punkt der Flugbahn ausgelöst, in dem die Raketenspitze öffnet und der Bremsfallschirm herausgezogen wird. Zwei Seile halten den Hauptfallschirm zurück. Dies ermöglicht einen schnellen Sinkflug der Rakete, um das Abtreiben durch Windeinflüsse zu verringern. In einer Höhe von 400 m hat die Rakete damit eine Sinkgeschwindigkeit von 20 Metern pro Sekunde und dort öffnet durch einen Impuls der Flugcomputer den Hauptfallschirm. Dabei wird die Sinkgeschwindigkeit auf ungefähr 5 Meter pro Sekunde herabgesetzt. Die letzten 400 m sinkt die Rakete also langsamer zu Boden, bis sie letztlich landet und für einen weiteren Start vorbereitet werden kann. Bis auf den Treibstoff ist die Rakete MIRAS komplett wiederverwendbar.

 

Der Start am 21.08.2015 von MIRAS war ein voller Erfolg. Nachdem der ferngesteuerte Betankungsarm die Betankungsleitung abgezogen hat und sich zurückgeklappt hat, konnte der Countdown beginnen. Bei Zündung des Triebwerks und Öffnen des Pyroventils hob die Rakete von der Startrampe ab. Ein senkrechter, einwandfreier Steigflug brachte die Rakete auf ihre Maximalgeschwindigkeit und bei der maximalen Flughöhe öffnete der Bremsfallschirm. Sicher sank MIRAS zurück zu Boden und wurde vom Wind dabei zurück in Richtung Startplatz getrieben, denn beim Start wurde darauf geachtet, gegen den Wind zu starten. Perfekt synchronisiert lösten die beiden Flugcomputer in 400 m Höhe die pyrotechnischen Cutter aus und der Hauptfallschirm entfaltet sich. Nach wenigen Sekunden landete MIRAS sanft auf dem Boden und wurde unbeschädigt geborgen.

Mit diesem vollen Erfolg des zweiten MIRAS Flugs konnten viele Subsysteme der Rakete, welche in hochskalierter Version beim Erstflug der großen Höhenforschungsrakete HEROS zum Einsatz kommen werden, verifiziert werden. Das Hybridtriebwerk inklusive Tank und Pyroventil wurde für HEROS im Schub um einen Faktor 20 hochskaliert. Die Flugelektronik konnte getestet werden, da sie auch in HEROS baugleich eingesetzt wird. Lediglich die Funkübertragung muss bei HEROS aufgrund der höheren Flughöhe von über 30 km durch Signalverstärker modifiziert werden. Auch die Fallschirmauslösung funktioniert ähnlich. Anders als bei MIRAS wird jedoch nicht die komplette Spitze abgetrennt, sondern es öffnet sich eine seitliche Tür im Apogäum, um die Bremsfallschirme zu entfalten. Die Bremsfallschirme und der Hauptfallschirm sind natürlich um einiges größer um die ca. 10 mal so schwere Rakete sicher zu bergen. Der geplanten Startkampagne in Esrange, Kiruna, Schweden im der zweiten Oktoberhälfte steht somit nichts mehr im Wege und die letzten Vorbereitungen um HEROS fertig zu stellen, laufen auf Hochtouren. So wurde vergangene Woche das Rocket Acceptance Review am 02.09.2015 bestanden und die Rakete ist für die Kampagne in Schweden freigegeben.