UBC-Reihe Raketentechnik: Heiße Brände und wichtige Meilensteine

Bei unserer gemeinsamen Suche nach Lichtblicken in dieser globalen Krise sticht das Engagement der wissenschaftlichen Gemeinschaft hervor. Wir sind stolz darauf, ihre Arbeit hervorzuheben.

Wir haben vor kurzem Einzelheiten über unsere Beteiligung mit dem UBC Rocket Engineering Design Team, ihr Designprogramm und warum sie Haskel als ihren Gasboosterlieferanten gewählt haben, mitgeteilt. Bei einer Bestandsaufnahme der jüngsten Errungenschaften zeigte sich das Team sehr erfreut über die erfolgreich durchgeführten Heißbrandtests. Dies ist ein wichtiger Meilenstein für jedes Raketenteam, insbesondere aber für die UBC, da sie das erste kanadische Studententeam war, dem dies gelang.

Obwohl das Team derzeit aufgrund der Schließung von COVID-19 aus der Ferne arbeitet, sprachen wir mit dem Leiter der Antriebstests, Griffin Peirce, um mehr über die Erfolge bei den Heißbrandversuchen und die Ziele zu erfahren, die das Team auch bei der Fernarbeit verfolgt.

Wie sind Sie überhaupt zum UBC Rocket-Programm gekommen?

Die meisten Mitglieder werden durch unsere jährliche Rekrutierung aufgenommen, da sie für jeden zugänglich ist, der die Universität besucht. Ich kam anders in das Programm als die meisten, die mitmachen; die Teamkapitäne trafen mich im Vorbeigehen und fragten mich, ob ich ihnen beim Umbau einer Drehmaschine helfen könnte. In den paar Monaten, in denen ich dem Team geholfen habe, habe ich viele tolle Leute kennengelernt, die an dem Programm teilnehmen. Mit der Zeit wuchs mein Verantwortungsbereich, und ich begann, in der Gruppe für Antriebstests zu arbeiten. Dies führte mich schließlich zu meiner jetzigen Position als Leiter unserer Hot-Fire-Aktivitäten, wo ich die Entwicklung von Ausrüstung wie Prüfständen und Software zur Bewertung der Prototypen des Teams beaufsichtige. Es ist eine Ehre, ein Teil von UBC Rocket zu sein und mit brillanten Kollegen mit unterschiedlichem Hintergrund und Studienschwerpunkten zusammenzuarbeiten. Unser Team hat in der kurzen Zeit, in der unser Programm existiert, Erstaunliches geleistet. Seit unserer Gründung vor drei Jahren haben wir uns zu einem führenden Unternehmen unter den Universitäten entwickelt, das über 10 Jahre Erfahrung hat.

Ihr Team hat sich zum Ziel gesetzt, eine Rakete ins All zu schicken (300.000 Fuß). Was sind die unmittelbaren Ziele des Teams für 2020, die Sie auf den endgültigen Start vorbereiten werden?

Um unsere Rakete in den Weltraum zu schicken, ist unser Antriebsteam bestrebt, ein zuverlässiges Antriebssystem zu entwickeln und einen großen Teil der Rakete bauen zu lassen. Die Entwicklung des Antriebssystems nimmt viel Zeit in Anspruch, und selbst ein kleines Versehen kann dazu führen, dass unsere Hardware während eines Tests zerstört wird, daher spielt die Planung bei der Durchführung von Tests eine entscheidende Rolle. Diese Ziele stellen eine interessante Herausforderung dar, denn obwohl es viel Literatur über die Funktion von Raketentriebwerken gibt, besteht die eigentliche Herausforderung darin, ein Triebwerk zu entwerfen, das im Rahmen unserer Möglichkeiten hergestellt werden kann, da es an Ausrüstung, Budget und Zeit mangelt. Das bedeutet, dass wir uns stark auf die Evaluierung verschiedener Fertigungstechniken konzentrieren, um die einfachste Motorkonstruktion zu bauen, die unsere Leistungsanforderungen erfüllt. Frühzeitige Tests, schnelle Änderungen und Plananpassungen sind der Schlüssel zur Risikominimierung im Projekt.

Können Sie uns mehr über die Erfolge bei den Heißbrandtests erzählen und was das für künftige Starts bedeutet?

Für jedes Modell, das wir bauen und testen, charakterisieren wir die Leistung anhand von Druck, Massendurchsatz, Schub und Temperatur, um nur einige der wichtigsten Parameter zu nennen. Es gibt mehrere Vorläufertests, die wir an der Hardware durchführen, bevor sie die Hot-Fire-Phase erreicht. Wenn wir also einen Hot-Fire-Test durchführen, ist die Hardware, die wir bewerten, der Höhepunkt eines erheblichen Herstellungs- und Testaufwands. Das heiße Feuer ist ein wichtiger Test des Antriebssystems, der sicherstellt, dass alle Teile des Motors ordnungsgemäß funktionieren.

Die Art der Leistung, nach der wir suchen, ist vergleichbar mit der Bewertung eines Automotors. Wir wollen zum Beispiel ein Triebwerk, das unseren Treibstoff und unser Oxidationsmittel effizient nutzt, so dass wir keine zusätzlichen Treibstoffe mitführen und die Masse der Rakete erhöhen, wir wollen ein Triebwerk, das genügend Schub liefert, um unsere Rakete sicher zu starten, und wir wollen sicherstellen, dass es während des Betriebs nicht überhitzt und ausfällt. Dies sind nur einige der wichtigsten Überlegungen, und natürlich gibt es bei diesen Leistungsmerkmalen Kompromisse, die sich auf die Konstruktion auswirken, und wie ich bereits erwähnt habe, ist es schwierig, ein System herzustellen, das diese Anforderungen erfüllt. Die Triebwerke, die wir entwickeln, sind einfach, robust und zuverlässig. Um auf die Analogie zum Auto zurückzukommen: Unser Triebwerk liegt am Ende des Spektrums, während die Triebwerke, die für die kommerzielle Raumfahrt verwendet werden (  ), im Vergleich dazu wie Sportwagen aussehen.

Unser Prüfstand ist im Wesentlichen eine mobile Struktur von der Größe eines Geländewagens, die das Treibstoffzufuhrsystem einer Rakete simuliert. Sie bietet eine zuverlässige Schnittstelle, an die wir einen Motor anschließen und testen können. Wir verfügen über mehr als 50 verschiedene Sensoren zur Überwachung von Systemdrücken, Temperaturen und Schubkraft, mit deren Hilfe wir sicherstellen können, dass das Triebwerk wie vorhergesagt funktioniert.

Wir befinden uns derzeit in der Anfangsphase der einmotorigen Tests. Bei der Planung eines Testtages wird eine Woche damit verbracht, sicherzustellen, dass alle Systeme für den Testtag vorbereitet sind. Für die Durchführung unserer Heißbrandtests ist ein ganzer Arbeitstag erforderlich, wobei der Test nur wenige Sekunden dauert. Nach Abschluss des Tests benötigt das Team etwas weniger als eine Stunde, um einen weiteren Test durchzuführen. Wenn wir die Tests fortsetzen und effizienter werden, können wir die Zykluszeit für Motortests verkürzen und auch zu längeren Tests übergehen, wenn wir mehr Vertrauen in die Hardware gewinnen.