close

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

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og at Mediehuset Ingeniøren og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, tilbud mm via telefon, SMS og email. I nyhedsbreve og mails fra Mediehuset Ingeniøren kan findes markedsføring fra samarbejdspartnere.
rumfart på den anden måde cs banner bloghoved

Så fløj Nexø II

Kære læsere,

Illustration: Martin H. Petersen

And we have lift off!

Lørdag 4. august 2018 var dagen hvor Nexø II endelig løftede sig majestætisk over Sputnik og fløj durk lodret op i luftrummet over ESD 139. Det var kulminationen på nogle tusinde arbejdstimer og bortset fra et lavere end ventet apogee, så var det en tæt på fejlfri eksekvering og flyvning. I bloggen her vil jeg fortælle lidt om min oplevelse af sidste weekend og naturligvis fremvise et par grafer, som løfter lidt af sløret for den lavere end forventede tophøjde.

En stor del af holdet ankom i løbet af torsdagen. Dagen blev primært brugt på at etablere os i Nexø og klargøre til fredagens noget strammere program.

Illustration: Sarunas Kazlauskas

Nexø II overnattede på kajen ved siden af Bolette Munkholm under fantastiske lysende natskyer over Spaceport Nexø.

Fredag morgen var der fælles morgenmad 7:30 på kajen. Dagens program var langt, så vi ville rimelig tidligt fra start. Omkring klokken 9 kom den bestilte kranvogn, som skulle løfte LOX dewar og ikke mindst Nexø II ombord på Sputnik.

Illustration: Mads Stenfatt

Nexø II hejses ombord på Sputnik.

Herefter gik vi ellers i krig med check out af alle systemer på Nexø II, som foreskrevet i checklisten. Vi fik uden nævneværdige problemer testet alle systemer og dermed lukket gruppe to i checklisten. Herefter skulle Nexø II op og sidde i lodret stilling på sin launch rail.

Illustration: Mads Stenfatt

Nexø II på vej op og sidde på sin skinne på Sputnik.

Herefter gik vi i gang med gruppe tre i checklisten. Den omhandler yderligere test af videosenderen samt installation og test af jet vane sektionen. Testen af denne er ret simpel, Flemming kommandere manuelt de fire ror til at bevæge sig og vi verificere visuelt at de bevæger sig i korrekt rækkefølge.

Jeg ved ikke helt hvor timerne blev af om fredagen. Vi gennemførte programmet uden de store problemer men klokken var alligevel omkring 19:30 førende vi var færdige med checklisten. Jeg havde lidt håbet på vi kunne få et par timer til at slappe af, men sådan skulle det ikke være. Klokken 20 havde vi nemlig briefing for alle der skulle deltage i opsendelsen. Her gennemgik vi den overordnede plan og koordinering mellem de forskellige skibe og fly og andre praktikaliteter.

Herefter åbenbarede krise nummer et sig.

På et eller andet tidspunkt i løbet af aftenen havde et rimelig stort skib lagt til kaj på den nordlige del af indsejlingen til Nexø havn. For de fleste af skibene i Nexø havn ville det ikke være et problem. Men når ens sejlende opsendelsesplatform er 12 meter bred, så så det grangiveligt ud til at være et ret stort problem at kunne passere havneindløbet. En diplomatisk indsats for at få dem til at flytte sig mislykkedes. Så tog CS marineafdeling over og besluttede sig for at lave en prøveudsejling med Sputnik. Det lykkedes heldigvis, men så var klokken også omkring 23. Med planlagt afgang klokken 2:00 var det altså ved at være sidste udkald til at få noget af det der søvn.

Sputniks besætning gik derfor hurtigt til køjs. På Sputnik betyder ”gå til køjs” i øvrigt at man ruller det tykkeste liggeunderlag man har i nærheden udover Sputniks elefantriste og lægger sig til at sove der.

Så kom krise nummer to.

Ok, at kalde det en krise er lidt overdrevet, men det var i hvert fald en situation der skulle løses. Marine afdelingen bemærkede at vandstanden (brugsvand) på Bolette var faretruende lav, væsentlig lavere end forventet. Med udsigt til at skulle tilbringe 15-18 timer til søs og ét toilet på Bolette til at betjene alle ca. 30 mand til søs, ja så skulle der altså tankes vand. Påfyldning af vand foregår i den anden ende af havnen… Så henad midnatstid måtte vi kaste fortøjningerne og flytte Bolette ned i den anden ende af havnen for at tanke vand.

I den ende af havnen ligger der desværre en bygning som er lige akkurat høj nok til at forstyrre datalinket mellem Bolette og Bornholmertårnet. Dermed mistede Stream Team adgang til deres server på Bolette og muligheden for at forberede ting til opsendelsen… Så klokken 1 flyttede vi da bare Bolette tilbage til den nordlige ende af kajen igen…

Illustration: Sarunas Kazlauskas

Natten før opsendelsen. Nexø II pænt afventende på sin skinne på Sputnik.

Omkring klokken 2 stævnede Sputnik så ud mod ESD 139, kort efter forfulgt at Bolette Munkholm med Mission Control ombord. De små hurtigtgående både kunne vente helt til klokken 6 med at afgå fra Nexø. Jeg selv var heldig og fik et par timers søvn undervejs. Omkring 5:30 var det dog på tide så småt at komme i gang igen.

Illustration: Thomas Pedersen

Sputnik kort efter solopgang i ESD 139.

Omkring klokken 6 var vi tæt på at være på den rigtig position, her stod det hurtigt klart at vi havde en polsk fisker liggende inde i det aflyste område. Da det ikke lykkedes at kontakte ham via radio blev Emil og RSO Johansen sendt på diplomatisk mission i ”Lille RIB”. Jeg besidder desværre ikke Johansens fortæller-evner, så jeg kan ikke gengive historien som den fortjener det, men det lykkedes at overbevise skipper på fiskekutteren om at de lige skulle flytte sig et par sømil.

Lidt efter 7 var vi derfor klar til for alvor at gå i krig med checklisten.

Illustration: Sarunas Kazlauskas

Undertegnede i færd med at kommandere rundt med tropperne på Sputnik.

Herefter gik alt forberedelse uden de helt store problemer. Vi fik tanket alkohol altimens Johansen, hans radar og vores fly stod for range safety. Så tidligt på morgenen var der ikke den helt store aktivitet i området, så bortset fra den polske fisker var der faktisk ikke nogen vi måtte afvise.

Omkring 8:45 var det tid til at tanke LOX. Det betød så også, at der var ca. 30 minutter til opsendelse og jeg bad derfor RSO Johansen kontakte Air Traffic Control Malmö for at give dem det 30 minutters forvarsel, som de havde udbedt sig. De returnerede prompte og vi havde dermed et slot 9:15 til 10:15 til at afvikle opsendelsen.

Under LOX-tankningen ser vi et indkommende skib på AIS’en. Det er 2 sømil ude og nærmer sig med 3 knob, der går altså 40 minutter førend det bliver et problem. Her må man så tage en rask beslutning; skal man gå efter at nå opsendelsen inden, eller skal man sende en RIB afsted med det samme for at afvise? LOX-tankning var så langt fremskreden at vi var overbeviste om at det kunne nås inden, så vi fortsatte ufortrødent, men der var ingen tid til slinger i valsen på opløbsstrækningen. Vi fik afsluttet takning af LOX og pillet alle man fra borde og sejlet i sikkerhed.

Illustration: Sarunas Kazlauskas

Guido overvåger IMU data fra Nexø II umiddelbart før opsendelse.

Illustration: Eskil J. Nielsen-Ferreira

Nexø II under klargøring på Sputnik.

Herefter kunne jeg armere Launch Control boxen og trykke Autosequence Start; ”T-30 sec and counting”. Herefter foregik alt automatisk. Ventilationsventilen på LOX-tanken lukkede ved T-25 esc. Ved T-20 sec begyndte tryksætningen og ved T-2 sec tændte pyroen. To sekunder senere åbnede hovedventilerne, trykket i motoren overskred kort efter pre-stage betingelsen og Nexø II’s motor gik i mainstage og løftede raketten op over Sputnik. Det var et storslået syn at se Nexø II majestætisk stige mod himlen med større og større fart.

Illustration: Carsten Olsen

Nexø II stiger op fra Sputnik.

Jeg noterede mig ret hurtigt på de indkommende data at trykket i motoren var lavere end forventet. Den skulle kører ved 15 bar og lå omkring 13.5 bar. Derfor kom det heller ikke som nogen overraskelse at vi kun nåede 6500 meter inden det gik nedad igen. Her kunne vi i Mission Control se på video fra raketten at den hang fint i sin ballut på vejen ned. Jublen var også stor da vi kunne se den skyde faldskærmen ud og at hastigheden faldt til de forventede ca. 10 m/s.

Illustration: Thomas Pedersen

Blå RIB ræser efter Nexø II.

Da faldskærmen var foldet ud havde vi visuel kontakt til raketten under resten af dens tur. Det var derfor en smal sag for Blå RIB at nå frem til landingspositionen, hvor Flemming og Liselotte sikrede den ved at hive faldskærmen ombord og dermed havde Nexø II på slæb i dens faldskærmsline.

Illustration: Eskil J. Nielsen-Ferreira

Nexø II bugseres af Blå RIB til opsamling.

Da Bolette ankom kunne vi ganske simpelt krane Nexø II ombord og lægge den på plads i dens beslag på Bolettes agterdæk.

Illustration: Carsten Olsen

Nexø II kranes ombord på Bolette.

Illustration: Thomas Pedersen

Gensynets glæde er stor. Nexø II får et kram af PAD Leader Jacob.

Dermed var missionen overstået og Nexø II er den absolut mest vellykkede mission i CS’s historie. Bortset fra den relativt lave tophøjde så spillede alt omkring raketten og det operationelle under opsendelsen. Det er resultatet af al den tid vi har brugt på øvelse og træning, tid som har været givet rigtig godt ud.

Men hvad skete der så under selve flyvningen og hvorfor nåede Nexø II ikke de forventede 12.000 meter men kun 6.500 meter? Jo, lad os kigge lidt på nogle af de data Nexø II’s computere har logget. Lad os springe direkte ud i det og kigge på tryk i tanke og motor, de ses i den store graf øverst til højre.

Illustration: Thomas Pedersen

Nexø II inflight data.

Det første der slår en er det lave motortryk. Vi starter omkring 14 bar men når ved T+15 sek ned under 13 bar. Herefter stiger det op mod 14 bar igen. Samme type forløb ses på trykket i LOX-tanken og trykket i LOX-siden af injektoren. Det er altså tydeligt at trykket i motoren har været for lav på grund af for lavt tryk i LOX-tanken. Kigger vi øverst til højre, kan vi se hvor meget for lavt trykket har været. Her ser vi nemlig både trykfaldene over injektoren, men også fejlen mellem injektortryk og det ønskede injektortryk. Det ses at på fuel-siden er fejlen under 1 bar under hele turen, men på LOX-siden er fejlen mellem 2 og 4 bar. Det er ganske voldsomt. Dermed har LOX-flowet været for lavt, det giver automatisk et højere flow af fuel og dermed lavt OF-forhold. Ydermere betyder det at fuel forbruges for hurtigt og vi ser at ved T+39,5 løber vi simpelthen tør for fuel.

Det lave tryk og dermed den lave thrust giver anledning til en lavere acceleration end forventet. Accelerationen (lodret) er plottet nederst til højre sammen med den forventede acceleration. Det ses at vi ligger en smule under hele vejen. Samlet set betyder den lidt lavere acceleration og det præmature MECO at vi kun når ca. 6.500 meter fremfor 12.000 meter.

Men hvorfor er trykket så for lavt i LOX-tanken? På plottet ser vi også DPR-ventilernes duty cycle. Det ses at LOX-siden kører en lidt højere duty cycle end fuel-siden, dermed bør LOX-tanken få mere helium end fuel-tanken, men trykket er stadig lavere… Det virker ikke helt logisk.

For at komme lidt nærmere et svar må vi kigge på selve tryksætningsforløbet der kører fra T-25 og frem til T0.

Illustration: Thomas Pedersen

Relevante data fra tryksætningssekvensen.

Øverst til venstre kan vi se tanktrykkene. Vi ser hvordan tryksætningen begynder og at fuel-tanken kommer op i tryk på plot 3 sekunder. Vi ser at trykstigningen i LOX-tanken det første sekund er ca. lige så hurtig som fuel-tanken men herefter knækker kurven og hastigheden hvormed trykket stiger i LOX-tanken falder markant. Ser vi på duty cycle for ventilerne, ser vi intet drastisk fald der kan forklare knækket på kurven. Det er altså tydeligt at ved omkring T-18 sker der noget med LOX-tankens tryksætning. Enten har vi en fejl på dens tryksætningsventil eller også har vi en læk i tanken, så der godt nok kommer helium ind, men den tabes et andet sted. Det forekommer dog underligt med sådan en læk, vi har haft systemet oppe på arbejdstryk tidligere uden problemer. For nuværende er det dog svært at afgøre mere præcist.

Når vi får Nexø II hjem fra Bornholm vil vi gennemgå LOX-siden af systemet grundigt for eventuelle lækager. Hvis vi ikke kan finde det, så peger det i retning af en fejl på tryksætningsventilen, så det må tiden vise. Indtil nu har vi ikke kigget på navigationsdata fra Nexø II, men det må blive i en kommende blog i løbet af denne eller næste uge.

På trods af den lave højde er vi dog i CS ganske godt tilfredse med opsendelsen af Nexø II. Det er selvfølgelig kritisk at gennemskue årsagen til det manglende tryk i LOX-tanken men overordnet set kunne missionen næste ikke været udført bedre. Så fra alle os i CS vil vi sige tusind tak for støtten, det er den finansielle support fra Jer alle sammen der muliggør vores projekt.

Illustration: Carsten Olsen

Et lykkeligt CS hold efter en veloverstået flyvning med Nexø II.

ThomasPedersen
er civilingeniør fra DTU fra 2006 og har en Ph.D. indenfor mikro- og nanoteknologi fra DTU Nanotech, og er nu ansat samme sted som seniorforsker. Thomas har bygget raketter siden 1999 og blev en del af Copenhagen Suborbitals i 2009. Han er et af flere medlemmer af Copenhagen Suborbitals, der skriver på denne blog.

Det ser ut som noe er galt med trykksetting av LOX tank. Dette kunne vel ha vert oppdaget før oppsending men det er lett å si etterpå. Spørsmålet er om det er problemer med overføringen av helium eller om det er lekage. Det ser ut som om trykket holder seg ganske stabilt mellom T-6 og T+4 som tyder på at det er problemer med overføringen. Så anten ventilen som ikke har åpnet seg helt eller at det er blokeringer i rørene. Den andre indikator på dette er at DPR tank trykket ender på 80 bar. Jeg finner ikke tall på Nexø II fra tidligere tester men på teststanden ser det ut som om helium trykket synker til 20 bar etter en test. Nexø II fikk vel en "for stor" helium tank så en skulle forventet høyere trykk men 80 bar høres litt høyt ut dersom det hadde vert en lekage. Hvor mye helium var det planer om å bruke under en normal oppsendelse?

  • 1
  • 0

Hvor var det godt at se Nexø II flyve afsted uden rotation, og lande sikkert igen med ballute og faldskærm på vejen ned. Synet på vej op af hele Bornholm var guld. Ligeledes tak for en spændende opfølgende blog. Vi drømmer fortsat om at se billeder fra mindst 12 kilometers højde, men nu bliver det i første omgang spændende at følge med i jeres forsøg på at løse problemet med LOX tryksætningen. Samtidigt - hvor er det sejt, at alle jeres systemer i øvrigt ser ud til at fungere! Bliver der anledning til at sende Nexø II op igen til næste år med forbedret tryksætning af LOX/ny ventil?

PS: Sejt billede af NEXØ II med stjernehimlen i baggrunden :-)

Mange hilsner fra en begejstret og tålmodig CSS'er :-)

  • 9
  • 0

Det ser ut som noe er galt med trykksetting av LOX tank. Dette kunne vel ha vert oppdaget før oppsending men det er lett å si etterpå. Spørsmålet er om det er problemer med overføringen av helium eller om det er lekage.


Når man ser på trykfaldet i heliumtanken fornemmer man at trykket falder langsommere idet trykstigningen i LOX tanken falder. Det indikerer at der ikke er lækage.
Der er påfaldende sammenfald mellem trykstigningen i fuel og LOX tanken. Trykket stiger fint 7 gange i fuel tanken i en fin ens savtakket kurve. Den 8nde gang er anderledes, men det er samtidig der hvor LOX trykket rammer setpunktet. Både for 8nde og 9nde "savtak" i fueltanken passer med et toppunkt i LOX tanken. Kan der være en "åndsvag" interaktion mellem de 2 ventiler, sensorene eller regulatorene?

Et andet spørgsmål; det lader til at både fuel og LOX tanken går efter samme setpunkt. Er det korrekt?

Kunne det være en mere robust løsning kun at have èn DPR ventil. Det vil så kræve at begge tanke skal have samme tryk, men det bør kunne reguleres ind med en restriktion. Så sparer man en ventil og gør hele set up'et mere enkelt.

  • 1
  • 0

Vi har tidligere fået at vide, at man har valgt en første ordens regulering. Ville en anden ordens regulering have klaret opgaven bedre?

Jeg tænker at enten er der en læk eller en ventil, som ikke lukker helt så meget igennem som beregnet. Men det er ikke mere end at reguleringen kunne have kompenseret for det ved at holde ventilen mere åben.

  • 1
  • 0

Endnu engang stort tillykke med jeres flote opsendelse. Det var godt at se langt de fleste ting virke som de skulle.

Man kan ikke undgå at tænke at måske LOX udfordringen er større end man lige tror. Nogle aktører i prospace flokken køler deres motorer ned med LOX lige inden opsendelsen. Kunne det tænkes at såvel tank som rørsystem er så varme at LOX koger allerede inden det når injektoren? Godt at store dele af Nexø II kan genbruges så der er mulighed for flere eksperimenter via fremtidig opsendelse.

Har I overblik over hvor meget af Nexø II elektronik og kabler som skal udskiftes før raketten kan opsendes igen?

  • 0
  • 0

Tak, Klaus.

Holdningen er den, at det bliver for dyrt og ressourcekrævende at gøre Nexø II flyveklar igen. Saltvand vil have ødelagt elektronik, injektor, servoer, ventilsystemer etc. Også nye ror skal bekostes. Dertil kommer, at en genflyvning ikke vil give os væsentligt mere viden.

Men du har ret: Når man ser på den fine raket udefra, kommer man let til at hoppe på stedet og råbe: "Igen!".

  • 1
  • 0

Ref Baldur Norddahl

Vi har tidligere fået at vide, at man har valgt en første ordens regulering. Ville en anden ordens regulering have klaret opgaven bedre?


Hvis man ser på trykket vs duty cycle er der ingen reaktion fra regulatoren når LOX trykket ligger under setpunktet. Jeg ville umiddelbart formode at tanken var at ventilen skulle åbne mere når trykket er for lavt.
Er der nogen,der ved hvordan regulatoren forventes at skulle reagere?

  • 1
  • 0