TU-studenten vliegen naar Zweden voor tests van hun ruimtevaart-experiment

Een deel van het inmiddels groter geworden team van WOBBLE2. Bovenste rij van links naar rechts: Jonas Engler (Informatica), Robin Nitschke (Lucht- en Ruimtevaarttechniek), Felix Oesterle (Verkeerskunde), Matteo Grube (Lucht- en Ruimtevaarttechniek), Benedict Grefen (Wetenschappelijk medewerker Ruimtevaarttechniek). Onderste rij van links naar rechts: Aurel Gröbel (Bouwkunde en Verkeerskunde) en Franz Schneider (Lucht- en Ruimtevaarttechniek). De vijf personen in het midden (Robin, Felix, Matteo, Aurel en Franz) vliegen samen met Nima Mirrafati (Verkeerskunde, niet op de foto) naar Kiruna.

In het kader van het Europese programma REXUS (Rocket Experiments for University Students) zullen van 5 tot 9 februari 2024 zes studenten van de TU Berlin vliegen naar het Esrange Space Center in de buurt van de Zweedse stad Kiruna voor training en tests. Een team van de ruimtevaartvereniging “BEARS e.V.” (Berlin Experimental Astronautics Research Student Team) aan de TU Berlin had zich succesvol aangemeld voor REXUS. Dit student ruimtevaartprogramma wordt gedragen door het Duitse Centrum voor Lucht- en Ruimtevaart (DLR) en de Zweedse ruimtevaartorganisatie SNSA. Na de training in Kiruna moet het team binnen een jaar een vluchtklare versie van hun experiment ontwikkelen. Het gaat om innovatieve brandstoftanks voor raketten, die met behulp van 3D-printtechnologie worden vervaardigd. In totaal zullen negen teams begin 2025 in Noord-Zweden hun experimenten uitvoeren met twee hoogtesterren richting de ruimte, waarbij ze ongeveer drie minuten in gewichtloosheid zullen experimenteren.

“De ruimtevaartsector is enerzijds zeer innovatief, maar tegelijkertijd ook erg conservatief. Omdat alles zoveel geld kost, neigt men er graag toe om niets te veranderen aan werkende oplossingen,” zegt Matteo Grube, masterstudent lucht- en ruimtevaarttechniek. Betaalbare studentprojecten kunnen hier innovaties stimuleren die relevant zijn voor de verdere ontwikkeling van de ruimtevaart in het algemeen. Zo ook bij het project waarmee het team van de TU Berlin zich heeft aangemeld voor het REXUS-programma: met behulp van 3D-printen geproduceerde brandstoftanks, die zowel de fabricage vereenvoudigen als nieuwe ontwerpen mogelijk maken.

Brandstof in gewichtloosheid moet worden gebundeld

Vloeibare brandstof in de tank van een raket gedraagt zich plotseling heel anders bij het ingaan van de gewichtloosheid, dan wanneer de zwaartekracht hem naar de aarde trekt. Het vrij zwevende van de vloeistof kan zowel problemen veroorzaken bij de positionering van raketten en satellieten, als ook ervoor zorgen dat de brandstof niet meer optimaal naar de motor uit de tank stroomt. “Tot nu toe zorgen ingesoldeerde plaatjes of holle profielen voor de oplossing,” legt Grube uit. Deze structuren worden “Propellant Management Devices” (PMD's) genoemd. “We willen nu verschillende nieuwe ontwerpen voor de PMD's testen, die alleen met behulp van additieve fabricagemethoden kunnen worden vervaardigd.” Pas ongeveer tien jaar geleden werd 3D-printen ook voor metalen geïntroduceerd. Hierbij smelt een laserstraal puntsgewijs metaalpoeder en ontstaat zo elke willekeurige driedimensionale vorm.

Zes verschillende vormen voor brandstoftanks worden getest

Het sinds de eerste bijeenkomsten in de zomer van 2023 uit tien personen bestaande studententeam werkt niet alleen aan de mogelijke vormen voor de PMD's, waarvan in totaal zes verschillende in de REXUS-hoogtesterren kunnen worden getest. “We zijn op zoek naar geschikte installaties voor het laserlassen van metalen, zowel in contact met de industrie als met verschillende universiteiten,” vertelt Grube. Daarnaast moet de testomgeving voor de tankmodellen worden uitgewerkt. Zes camera’s zullen de tanks observeren, die voor de experimenten eenvoudig met water worden gevuld, dat is voorzien van een fluorescerende stof. Om het gedrag van het water ook te kunnen filmen, moet de buitenkant van de tanks van plexiglas worden gemaakt.

Strenge testplanning tot de lancering in maart 2025 in Zweden

“We zijn erg blij dat nu zoveel studenten uit het team naar de raketbasis ‘Esrange Space Center’ kunnen vliegen, waar over ongeveer een jaar de REXUS-raket zal opstijgen,” zegt Benedict Grefen van de afdeling ruimtevaarttechniek van de TU Berlin, die het studententeam begeleidt. “We zijn de vereniging van vrienden van de TU Berlin zeer dankbaar dat zij, naast de vier plaatsen die in het REXUS-programma zijn voorzien, twee extra studenten deze reis heeft kunnen mogelijk maken.” Het team zal daar onder andere kennismaken met de lanceerinrichtingen en de hoogtesterren en veiligheidsinstructies krijgen. Maar vooral zullen de studenten hun experimentele concept presenteren aan verschillende experts en waardevolle feedback ontvangen.

“Daarna volgt een strakke planning tot de lancering van de raketten in maart of april 2025. De studenten zullen meerdere evaluaties moeten doorlopen, deels bij het DLR in Oberpfaffenhofen en bij het Centrum voor Toegepaste Ruimtevaarttechnologie en Microzwaartekracht (ZARM) in Bremen, maar ook een of twee evaluaties bij ons in huis,” vertelt Benedict Grefen. “Daarbij wordt het experiment grondig getest, zodat het tijdens de vlucht betrouwbaar functioneert.”

‘WOBBLE2’-team is multidisciplinair samengesteld

Matteo Grube kijkt met een ontspannen houding uit naar deze stress, naast zijn studie. Van zijn collega’s is hij gekozen tot leider van het team dat de afkorting ‘WOBBLE2’ heeft gekregen, wat staat voor ‘Weightless Observation of Fluid Behaviour with Berlin Liquid Guidance Experiment’. Het cijfer 2 geeft aan dat het idee met de nieuwe tankontwerpen al bijna in een andere wedstrijd was doorgegaan – destijds werd gezocht naar een experiment dat de Duitse ruimtevaarder Matthias Maurer toen mee de ruimte in nam. Grube is er ook daarom zo zeker van dat zijn team de komende taken goed zal volbrengen, omdat het zeer breed is samengesteld. “We hebben naast lucht- en ruimtevaarttechnici ook mensen uit informatica, werktuigbouw en civiele techniek aan boord,” zegt Matteo Grube. “Zelfs een Erasmus-student uit Noorwegen doet mee.”