DGLR Nachwuchsgruppen
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ERIG e.V.
c/o Institut für Luft- und Raumfahrtsysteme
Hermann-Blenk-Straße 23
38108 Braunschweig
Tel: +49 (0) 531 3919983
E-Mail: kontakt(at)er-ig.de
Website: www.er-ig.de
DGLR Nachwuchsgruppen
ERIG e.V.
Die ExperimentalRaumfahrt-InteressenGemeinschaft (ERIG) e.V. ist eine wissenschaftlich-studentische Vereinigung an der Technischen Universität Braunschweig und ein Verein mit anerkannter Gemeinnützigkeit. Wir beschäftigen uns mit dem Entwurf und Bau von Raketen für wissenschaftliche Experimente in höheren Luftschichten und mit der Entwicklung eines Kleinsatelliten zur Erprobung verschiedener Lageregelungssysteme.
Die ERIG stellt für Studierende aller Fachrichtungen und Semester ein umfangreiches Netzwerk aus Kontakten und Know-how dar. Neben unserer Forschungstätigkeit engagieren wir uns auch in der Lehre. Wir betreuen Studierende verschiedener Fachrichtungen der TU Braunschweig im Rahmen zweier Versuche des vorlesungsbegleitenden Raumfahrtfachlabors.
Die ERIG ist in drei Arbeitsgruppen (AG) strukturiert. Dies sind, neben der AG Presse- und Öffentlichkeitsarbeit, die AG Experimentalraketen und die AG Kleinsatelliten. Die Hauptprojekte der AGs werden im Folgenden kurz beschrieben.
AG Experimentalraketen
Projekt Hydra
Die HYDRA ist der HYbridDemonstrations-RaketenAntrieb der ERIG. Die ERIG arbeitet seit 1999 an der Entwicklung eines Hybridantriebs, einer Kombination aus den üblichen Feststoff- und Flüssigkeitsantrieben. Vorteile dieser Antriebsart liegen im Bereich der hohen Sicherheit, Zuverlässigkeit und des geringen Konstruktions- und Fertigungsaufwandes. Allerdings sind die Beschreibung des Verbrennungsvorganges und die thermodynamischen Berechnungen dieses Triebwerkstyps sehr aufwendig.
Bei einem Hybridantrieb liegen Oxidator und Brennstoff zunächst getrennt und in unterschiedlichen Aggregatzuständen vor. So sind beide Treibstoffkomponenten einfacher zu handhaben, da sie zunächst chemisch nicht miteinander reagieren können. Erst in der Brennkammer findet die Verbrennungsreaktion statt. Zuvor sorgt eine pyrotechnische Zündladung, ein so genannter Preheater, dafür, dass ein Teil des festen Brennstoffs verdampft und in der Brennkammer die richtigen Druck- und Temperaturverhältnisse erzeugt werden. Der anschließend einströmende gasförmige Oxidator reagiert unter diesen Bedingungen dann mit dem Brennstoff und das Triebwerk zündet.
Die aktuell in der Testphase befindliche HYDRA-3X ist ein Antrieb der dritten Baureihe. Dieser Antrieb ist bereits flugfähig ausgelegt und in die Rakete Mephisto integrierbar. Speziell für dieses Triebwerk wurde ein Kohlefasertank entwickelt, der möglichst leicht und dünnwandig ist, dabei aber gleichzeitig dem hohen Druck im Tank standhalten kann. Bei der Konstruktion der HYDRA-3X wurde auf wesentliche Erkenntnisse aus vorangegangenen Brenntests zurückgegriffen. Zum Beispiel wurde die Geometrie des Einspritzkopfes, in Bezug auf Anzahl und Größe der Einspritzlöcher, entsprechend ausgelegt und angepasst. Die Versuche dienen zur thermochemischen Auslegung des Triebwerks. Die HYDRA-3X liefert derzeit etwa 1000 N Schub bei einer Brennzeit von 10s. Dabei werden ca. 5 kg flüssiger Oxidator und 1kg fester Brennstoff verbraucht.
Projekt Mephisto
Die Mephisto ist die derzeit größte und leistungsfähigste Experimentalrakete der ERIG. Sie wurde vollständig von der ERIG konstruiert und gebaut und ist ein Zwischenschritt auf dem Weg zum Bau einer Experimentalrakete, die wissenschaftliche Nutzlasten von bis zu 3 kg in 10 km Höhe befördern kann. Für hohe Flexibilität ist die Mephisto modular aufgebaut. Die Rakete besteht aus hochbelastbaren Materialien, um die Sicherheit während des Fluges zu gewährleisten: Die Zellen-Module sind aus Kohlefaserrohren gefertigt; Spitze, Leitwerke und Fallschirmkammerklappe bestehen aus Glasfaserverbundwerkstoffen. Aluminiumringe verbinden die flexibel austauschbaren Zellen miteinander. Bei bisherigen Flügen mit konventionellen Motoren erreichte die Mephisto eine Flughöhe von 2 km.
Sonderprojekt Wetterballon
Die AG Experimentalraketen hat für den Verband der Papierindustrie in Norddeutschland mehrere Wetterballons während der Ideen Expo 2011 in Hannover gestartet. Ziel des Projektes war es, Papierflieger in der Stratosphäre auszusetzen. Der gesamte Flug wurde mit jeweils zwei HD-fähigen Kameras aufgezeichnet. Während des gesamten Fluges wurden per Telemetrie verschiedene Parameter des Ballons zum Boden gesendet: Neben GPS-Koordinaten wurden auch Innen- und Außentemperatur, Luftdruck und Akkuspannung übertragen.
Während des Aufstiegs in die Stratosphäre dehnt sich die heliumgefüllte Ballonhülle aus Latex von 2,5 m Durchmesser am Boden aus, bis sie in einer Höhe von ca. 35 km mit einem Durchmesser von 11 m platzt. Um die Elektronikbox nach dem Abstieg am Fallschirm wiederfinden und bergen zu können, selbst wenn sie außerhalb der Reichweite der Funkmodule gelandet ist, wurde ein GSM-Modul eingebaut, welches die letzte gültige GPS-Position per SMS verschickt. Dadurch hat die ERIG bei sieben durchgeführten Ballonstarts keine einzige Elektronik oder Kamera verloren. Die Flugdaten wurden aufgezeichnet und konnten nach dem Flug ausgewertet werden. Die erworbenen Fähigkeiten der Ballonstarts werden in zukünftige Belastungstests für elektronische und mechanische Komponenten einfließen, die später in Raketen oder Satelliten der ERIG Verwendung finden sollen.
AG Kleinsatellit
Projekt CanSat
Ein CanSat ist eine Art Simulation eines Satelliten und besteht aus den gleichen grundlegenden Subsystemen wie z.B. Energieversorgung, Struktur und Nutzlast. Dennoch ist die Entwicklung wesentlich unkomplizierter und so eignet sich ein CanSat auch um grundlegende Erfahrungen zu sammeln. Die Maße eines CanSats entsprechen denen einer Cola-Dose mit einem Gewicht von ca. 350 g.
Unser erster CanSat soll mit einem Wetterballon auf 11 km Höhe gebracht werden und per Fallschirm wieder zu Boden gleiten. Dabei wird er verschiedene Atmosphärendaten wie z.B. Druck, Temperatur und Feuchtigkeit messen. Zur Bergung des CanSat wird ein GSM-Modul verwendet, wie es bereits beim Ballonprojekt getestet wurde.
Projekt CubeSat
CubeSats gehören zur Klasse der Pikosatelliten und haben eine würfelähnliche Struktur mit einer Kantenlänge von 10 cm und einem maximalen Gewicht von 1 kg. Die Höhe des Satelliten kann zusätzlich auf 20 cm (2 kg) bzw. 30 cm (3kg) gesteigert werden, um mehr Platz für Experimente und Nutzlasten zu schaffen. Der Platz an der Außenseite ist stark begrenzt und schränkt daher die Verwendung von externen Aufbauten ein. Die elektrische Leistung eines CubeSats liegt im einstelligen Watt-Bereich.
Als Nutzlast für den CubeSat der ERIG sind verschiedene Systeme zur Lagebestimmung vorgesehen. Die Ergebnisse dieser Systeme sollen untereinander verglichen werden, um dann eine Aussage über die Genauigkeit und Tauglichkeit für die Lagebestimmung treffen zu können. Ein Ziel ist es dabei zu überprüfen, ob kommerzielle Sensoren für diese Aufgabe geeignet sind. Als erstes System wird ein Sternensensor verwendet, der aus einer Kamera besteht und einer Einheit zur Datenverarbeitung. Das zweite System besteht aus mehreren Thermopiles, die auf den einzelnen Oberflächen des Cubesats angeordnet sind. Thermopiles sind Sensoren zur Messung von Strahlung. Mit Ihnen soll die Lage zur Sonne bestimmt werden. Weiterhin sollen auch die Solarzellen zur Lagebestimmung genutzt werden. Die Solarzellen liefern je nach Ausrichtung zur Sonne eine unterschiedliche Leistung. Diese Leistungen der einzelnen Solarzellen sollen dann untereinander verglichen werden und so die Lage zur Sonnen bestimmen zu können Das vierte System besteht aus Beschleunigungs- und Drehratensensoren. Mit Hilfe des Sternsensors wird ein Referenzpunkt bestimmt. Der Drehratensensor bestimmt dann die aktuelle Bewegung des Satelliten, die Beschleunigungssensoren bestimmen die Änderungen der aktuellen Bewegung des Satelliten. Die Änderungen werden über die Zeit integriert, um somit die aktuelle Lage bestimmen zu können.
