DTU-studerende vil have en raket op i 9.000 meters højde
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
By signing up, you agree to our Terms & Conditions and agree that Teknologiens Mediehus and the IDA Group may occasionally contact you regarding events, analyzes, news, offers, etc. by telephone, SMS and email. Newsletters and emails from Teknologiens Mediehus may contain marketing from marketing partners.

DTU-studerende vil have en raket op i 9.000 meters højde

Illustration: Mie Stage

Når raketkonkurrencen for studerende, Spaceport America Cup, bliver afholdt i 2021, skal en danskbygget raket sendes op i flere kilometers højde.

Det er målet for Danstar – en gruppe på 17 studerende fra DTU, som har samlet sig om at bygge en cirka tre meter høj raket drevet af flydende brændstof for at blive Danmarks første studenterforening, som har bygget en flyvefærdig raket.

»Vi har DTU Space, som arbejder med satellitter og instrumenter, men vi har ikke et kursus, hvor vi rent faktisk bygger den raket, der skal sende det op,« siger Rasmus Arnt Pedersen, som er Danstars næstformand og studerer produktion og konstruktion på 6. semester.

»Raketforskningen er et sted lige nu, hvor det stikker helt af på den gode måde, og det er ærgerligt, hvis Danmark ikke er mere med på den front,« siger han.

Samme mangel undrede en tysk udvekslingsstuderende sig over for halvandet år siden, og han tog derfor initiativ til at starte gruppen op. Og selv om han nu er tilbage på sit eget universitet i München, er Danstars arbejde fortsat.

Og lad os sige det, som det er: De får travlt. For selv om gruppen har noget tid på bagen, så er meget af den gået med at få en stabil gruppe op at køre, få fastlagt delmål og skaffet sponsorer.

Nu står gruppen over for den helt store udfordring: at bygge en motor, som på så enkel en måde som muligt kan få en raket med fem kg nyttelast sendt tre eller ni km op i luften – afhængig af, hvilken konkurrence de deltager i.

Raketgruppen Danstar på DTU har 17 aktive medlemmer. En del af gruppens ‘hårde kerne’ ses her med en model af den planlagte raket. Fra venstre er det Jonas Paludan, Magnus Madsen, Fadi Bunni og Rasmus Arnt Pedersen. Illustration: Mie Stage

Raketten skal kun komme de tre eller ni km op og ikke længere – og så skal den helst ikke eksplodere, men komme pænt ned i faldskærm, men det er foreløbig sekundært.

»Cirka 60 procent af raketterne i konkurrencen springer i luften, men nu kan vi jo prøve at være med og se, hvordan det går,« siger Fadi Bunni, som er gruppens kasserer og tredjeårsstuderende i netværksteknologi og it på DTU Fotonik.

De første tre delmål er lagt fast: Et af dem er at få bygget den test­motor, som kan danne grundlag for test af alt andet.

Isopropanol og lattergas

Gruppen er kommet så langt, som at det er blevet besluttet, at motoren skal være bi-liquid, hvilket vil sige, at både brændstof og oxidationsmiddel er i flydende form. Det skyldes, at flydende brændstof er nemmere at styre end fast, bl.a. fordi det er muligt at variere brændstoftilførslen ved at justere på ventilerne.

Brændstoffet er flydende isopropanol – som ifølge gruppen er forholdsvis nemt at få fingrene i – og som oxidationsmiddel, for at få gang i brændstoffet, bruger de lattergas (N2O).

»Alle de store raketklubber, inklusive Copenhagen Suborbitals (CS, red.), bruger efterhånden flydende brændstof. Så måske kan vi overtage nogle gamle tanke fra dem,« lyder det håbefuldt fra Fadi Bunni.

CS bruger dog ofte flydende ilt som oxidationsmiddel, fortæller han videre, men selv om det er det allermest effektive, har Danstar fravalgt det, da det er svært at opbevare og håndtere.

»Alt kan brænde, når flydende ilt er i nærheden; lattergas er nemmere at arbejde med. Desuden bliver lattergas flydende længe før ilt, hvilket også er en klar fordel for os, og lattergas er stadigvæk godt til formålet,« siger Rasmus Arnt Pedersen.

Et 3D-print af demo­motoren, som i den færdige version skal udføres i kobber. Illustration: Mie Stage

Gruppen viser modellen af motoren frem. Den er omgivet af en tyk kobberblok med god varmekapacitet og varmeledningsevne, så den ekstremt høje varme fra motoren har mulighed for blive optaget og fordele sig.

Dermed kan motoren holde til en afbrænding i fire-fem sekunder uden risiko for at smelte. Alternativt kunne de have valgt regenerativ køling, hvor brændstoffet blev pumpet rundt om raketmotoren for at få fjernet noget af varmen, eller ablativ køling, hvor motorens inderside kan ‘smelte’ kontrolleret og tage varmen med ud gennem raketdysen. Men den kapacitive køling med en simpel kobberblok har foreløbig vist sig at være den mest enkle løsning.

»Til den store konkurrence skal den dog helst kunne holde 12-14 sekunder. Men vi håber på, at vi har en motor i slutningen af året, og når vi har den, kan vi bedre teste alt det andet i raketten, f.eks. ‘fryseren’,« siger Fadi Bunni.

Lattergaskøleren er nemlig gruppens andet delmål, som skal sørge for at holde gassen i flydende form, hvilket betyder, at den skal ned på ca. –40 grader celsius og tryksættes til 30 bar – også i en 55 grader varm ørken, hvor affyringer ofte finder sted.

Til venstre et tværsnit af demo-motoren, som Danstar forventer at bygge og teste i år. Kroppen er lavet af kobber, og ‘låget’ af aluminium. Den er udstyret med diverse sensorer, så tryk og temperatur kan måles i løbet af affyringen. De to figurer til højre viser det design, som gruppen potentielt vil bruge til den raket, som skal deltage i Spaceport America Cup. De forventer, at den vil kunne producere omkring 2,5 kilonewton. Illustration: Danstar

»At bygge en så stor fryser er svært rent teknisk, når man ikke har den store erfaring med køleteknik. En ting er at regne på det, noget andet er at vælge komponenter, der er kompatible,« forklarer Rasmus Arnt Pedersen.

Valget er dog foreløbig faldet på et åbent mellemkølersystem med to varmevekslere. En pladevarmeveksler flytter varme fra lattergassen over i kølevæsken (isopropylen), og når kølevæsken er blevet komprimeret og er steget i temperatur, bliver den kørt gennem den anden varmeveksler, som er en ribbe-rør-veksler, der fører varmen ud i luften.

Tredje delmål handler om at bygge en teststand til motoren. Standen, der skal bygges af stål i en 20-fods container, skal kunne tåle en kraft på ca. 2.500 newton, og ligesom til de andre delmål søger gruppen i øjeblikket efter nye medlemmer, som vil være anførere på projekterne.

Med CS som sparringspartner

Alternativt satser gruppen på at få lov at bruge testfaciliteterne hos forbillederne på Refshaleøen, da Copenhagen Suborbitals netop har været en vigtig sparringspartner.

»Vi får lov at overvære deres affyringer, og de kommer gerne med gode råd, men ellers er vi ikke med på deres ting. Hos CS skal man have en vis grundviden for at være med, for de har ikke tid til at undervise os ved siden af deres arbejde, men derfor er det også fint, at man kan få noget grundviden her,« siger Fadi Bunni.

Og gruppen vil meget gerne have flere med på vognen. I øjeblikket er de en nogenlunde fast kerne på 17 mand, der lægger nogle timer om ugen, men der er rigtig meget arbejde. Derfor har et par af medlemmerne også besluttet at forlænge studiet med et halvt år for at kunne dedikere sig til raketprojektet et stykke tid.

»Det kan selvfølgelig være lidt af en udfordring med fremdriftsreformen, hvor vi helst skal hurtigt igennem studiet,« siger Rasmus Arnt Pedersen, som sammen med Fadi Bunni har tænkt sig at forlænge studiet med et semester for at give den fuld gas med raketudviklingen.

Indtil nu har gruppen 3D-printede modeller af motoren og forbrændingskammeret. Styringen har de talt om, men den er ikke på plads endnu, så foreløbig holder de sig til at få raketten af sted, fortæller Jonas Paludan, som er ved at skrive sit bachelorprojekt på DTU Space.

»Raketmageri er en slags sort magi, som det er svært at lave fuldkomne teorier om og besværligt at regne på. Man kan komme langt med matematik, men man er også bare nødt til at bygge noget og prøve det af,« siger han.

Emner : Raketter
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

At lave et affyrings-sted i Grønland, f.eks. nord for Nerlerit Inaat lufthavnen, hvor der stort set aldrig er flytrafik. Der er luften desuden koldere og har dermed bedre bæreevne, brændstof er lettere at holde nedkølet og geomagnetisk stråling er højere her i fht. modstandsdygtighed ?
Der er passagerfly der kommer højere op end 9 km - så hensyn til de baner der skal rammes ifht jordens rotation kan vel være lige meget ?

  • 1
  • 5

Først og fremmest, velkommen til det nye raketprojekt i DK! Jeg ser frem til at høre meget mere om jeres projekt!

Her er lidt erfaring fra de to raketforeninger jeg er tilknyttet, DSC og CS.

Lattergas konklusion:

Kan sikkert fungerer fint i små raketter der skal flyve til omkring 10-20km, men i store raketter er det et problematisk oxidationsmiddel pga tryk/temperatur kurven.

Ved 20C er trykket omkring 51bar, ved 35C er trykket omkring 70bar, mens det ved 5C er omkring 35bar. Altså variere trykket med 35bar over en temperatur forskel på 30grader. Det kritiske punkt er ved 36.4C med et tryk på 72.5bar.

Det giver udfordringer med at styre fødetrykket, medmindre lattergastanken temperatur reguleres. Hvis lattergastanken designes efter at kunne holde til 72.5bar vokser tankvæggens tykkelse voldsomt når diameteren på tanken øges.

At i har tænkt tanken med at nedkøle lattergassen er super fedt, for det løser tryk problemerne.

Keep up the great work!
Jeppe N, DSC og CS.

  • 7
  • 3

Det giver udfordringer med at styre fødetrykket

Nej slet ikke - tværtimod. Der skal bare en sikkerheds/trykholder-ventil til og evt. en koaksialtank og en let temperatursænkning under påfyldning, hvis 51 bar (ved 20 grader C) er for meget. Så kan det hele køre af sig selv vha. VaPak systemet - se den anden tråd om dette raketprojekt: https://ing.dk/video/se-principperne-bag-s... . Hvorfor have al det bøvl med tryksætning med trykgas og evt. nedkøling og måske skulle acceptere et adiabatisk trykfald, når/hvis trykgassen slipper op i stor højde, når naturens egen tryksætningsmetode gør det meget bedre selv og med mindre vægt, mere medbragt energi i form af varme (svarer i dette projekt til 1/3 af turen til de 9 km) og langt højere pålidelighed. CS's og RML's N2O HATV'er kører netop med VaPak, og det har jo vist sig at fungere fremragende ved hybrider, så hvorfor skulle det ikke også det ved en væskeraket?

  • 2
  • 4

Helt ærligt, vi skriver 2018, og så render vi stadig rundt med tændstikker i lommen og sætter fut til brændstof:-(
Som knægt legede jeg flittigt med raketkonstruktioner tilbage i 60érne, og havde dengang da et håb om man nok var nået lidt længere ved årtusindeskiftet - men nej.

Jeg ville ønske der snart kommer nogle unge gutter med en helt anden indfaldsvinkel, end at kombinere forskellige brændstoftyper, tidskrævende nedkøling, sårbare trykreguleringer o.s.v.
Det virker vildt Oldnordisk på mig.
Come on - unge drenge og piger:-)

ps: jo, jeg ved godt der arbejdes på Ion-motorer o.a. i den store verden, men hvad om Danmark også kom ind i kampen, fremfor det her primitive hobbyværksted med tændstiksleg:-(

  • 3
  • 7

Skal man drive noget frem, skal der spyttes noget bagud. Ion-motorer har kun praktisk anvendelse i vakuum - de virker ikke i en atmosfære og har ej heller fremdrift nok til at overvinde nogen luftmodstand af betydning. Valget af en kemisk raket er indlysende, for det er det, der virker - og så er det sådan set ligegyldigt, om princippet blev opfundet for årtier siden.

  • 9
  • 2

Tak for input m.h.t. Ion-motorer, men det er nu mere end ændring af det generelle tankesæt jeg efterlyser. Fordi noget virker, har vi da forhåbentlig lov at tænke større tanker.
Det er ikke mange år siden, hvor alt der kunne flyve i luften skulle have vinger.
Nu mere kan man blot bruge propellerne alene som i droner:-)

  • 3
  • 7

Jeg vil nu give Ole ret. Jeg synes også at vi snart skal se noget nyt, ellers kommer vi ikke ret langt i rummet. Det er jo stort set kun en forfinet udgave af de første kinesiske nytårsraketter, som vi bruger i dag, et langt rør med ild i enden.

  • 2
  • 2

Hej alle,

Jeg kan forstå, at den lydhøre del af det her forum er utilfredse med at vi arbejder på kemiske raketter.

Hvis andre folk brænder for en anden type fremdrift, er der frit slag for bare at gå i gang. Jeg tror vi alle i DanSTAR vil se positivt på flere initiativer magen til vores.

  • 7
  • 3