FAR Aktivitäten Manching 2009  · 

Startkampagne in Manching August 2009

Anfang August 2009 führte die FAR auf einem Bundeswehrgelände nahe Ingolstadt erfolgreiche atmosphärische Flüge der Arguna 1, 2 und 3 durch.

An einem verlängerten Wochenende im August 2009, von Freitag, den 7. bis Sonntag den 9., startete die FAR erneut ihre 3 Raketen der Baureihe Arguna zu atmosphärischen Testflügen. Die Kampagne fand bei bestem Wetter im Rahmen des alljährlichen Flugtages des Solaris Raketenvereins auf dem Übungsgelände der Bundeswehr bei Manching nahe Ingolstadt statt. Von Seiten der FAR nahmen Dr. Siegfried Oeckl, Michael Witthaus, Neil Jaschinski, Heijo Woelky, Dr. Peter Weuta und Dr. Alexander Müller teil. Ziele der Startkampagne waren die Eigenschaften der Arguna 3 auf ihrem dritten Flug zu verifizieren und eine Reihe neuer elektronischer Nutzlasten und Software zu testen.
Die Aufnahmen auf dieser Seite stammen von Alexander Müller.

Abb. 1: Das Startgelände nahe Manching. In der Mitte ist die Lafette zu sehen, von der aus unsere Raketen gestartet wurden.
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Kenngrößen der einzelnen Starts

Jede Arguna absolvierte an diesem Wochenende einen Flug. Da die Flughöhe in Manching auf 1500 Meter begrenzt ist, wurde durch Reduktion der Klemmung und Treibstoffmasse die Motorleistung gedrosselt, um unterhalb dieser maximalen Höhe zu bleiben. Alle Flüge waren erfolgreich und die Bergungssysteme funktionierten wie vorgesehen. Da alle Raketen in flachem Gelände innerhalb der Sichtweite landeten war die Bergung sehr einfach.

Startvorrichtung

Als Startrampe wurde die bewegliche Lafette verwendet, die bereits bei der Startkampagne im April 2007 in Bergen gute Dienste geleistet hatte. Die aus mehreren Segmenten verschraubbare Startrampe besteht im Wesentlichen aus Hartholz und Aluminiumschienen. Für die Arguna 1 sowie die Arguna 2 und 3 existieren unterschiedliche Schienenbreiten. An den Raketen angebrachte Querrollen laufen in den C-förmigen Schienen.

Abb. 2: Leere Startlafette in horizontaler Ausrichtung. In dieser Position werden die Raketen in die Schiene geschoben. Nach Lösen der Arretierungsschraube in der Mitte kann dann die Schiene mitsamt der Rakete in die Vertikale aufgerichtet werden.
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Elektronische Nutzlasten

Eine Reihe unterschiedlicher elektronischer Module wurden eingesetzt um während der Flüge Daten zu sammeln. Neben kommerziell erhältlichen Datenloggern kam diesmal der Prototyp der neuen DPU der RedQueen, die den P8X32A Microcontroller von Parallax enthält und selbst entwickelte Software verwendet. Das inertiale Sensormodul INA v1.0 war auch diesmal das wichtigste Instrument und wurde über den achtkanaligen AD Wandler ADS8344 ausgelesen. Zusätzlich flog mit der Arguna 1 und 3 das GPS Modul EM406A mit. In der Arguna 3 wurde zum ersten Mal der optische Horizont (OHO) als Nutzlast eingebaut. Leider konnten wegen eines elektrischen Problems bei diesem Flug keine verwendbaren Daten von OHO aufgezeichnet werden. Darüber hinaus kamen bei den Argunas 2 und 3 zusätzlich zu den bereits verwendeten Verzögerungsladungen jeweils eine Elektronik der niederlandischen Firma AED zum Einsatz (R-DAS = Rocket Data-Acquisition System), die als Timer für die Auslösung der Bergungssysteme und zur Aufzeichnung der Flugdaten eingesetzt wurden. Die Arguna 1 wurde nur mit dem erprobten pyrotechnischen Timer betrieben. Diese Systeme zur Auslösung der Fallschirme sind aus Sicherheitsgründen von den übrigen (Meß-)Elektroniken unabhängig.

Abb. 3: Schlitten der Arguna 3 für die Nutzlastelektronik. Im mittleren Segment befindet sich der optische Horizont (OHO), von dem zwei Sensorpaare zu erkennen sind. Die Öffnung im Körperrohr für die optischen Sensoren ist im Hintergrund zu sehen. In den beiden anderen Segmenten befinden sich folgende Module: DPU A für OHO, DPU B für INA mit Analog/Digital-Wandler (ADC) und das GPS-Model EM406A.
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Abb. 4: INA, eine Eigenentwicklung der FAR, die mit der Arguna 1 und 3 mitgeflogen ist. Damit wurden die Beschleunigungen und Drehwinkel der Rakete während des Fluges aufgezeichnet.
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Rocket Data-Acquisition System (R-DAS)

Die von der niederländischen Firma AED stammenden Geräte „Tiny“ und „Compact“ von R-DAS dienen zur Aufzeichnung der Flugdaten. In der Arguna 2 kam das Tiny und in der Arguna 3 das Compact zum Einsatz. Damit wurden auch die Fallschirme ausgelöst, wobei die chemischen Verzögerungsladungen, die bisher ausschließlich (und bei der Arguna 1 auch dieses mal) dafür verwendet worden sind, als Backup ebenfalls mitflogen. Aus Sicherheitsgründen wurde nur die Timerfunktion der R-DAS zur Auslösung der Fallschirme benutzt, die ebenfalls mögliche „Smart Recovery“, die über Beschleunigungsmesser funktioniert, wurde als zu riskant eingestuft, da es bei früheren Einsätzen dieser Funktion schon zu Fehlverhalten gekommen war. Zur Aufzeichnung und Auswertung der Flugdaten (Beschleunigung, Geschwindigkeit, Flughöhe, Flugdauer, usw.) sind die Geräte jedoch hervorragend geeignet, da eine umfangreiche Computersoftware zur Verfügung steht und vom Hersteller heruntergeladen werden kann.

Abb. 5: R-DAS Elektronik, hier eingebaut in die Arguna 2. Sie löst die beiden Fallschirme des Bergungssystems aus. Das R-DAS befindet sich in der rosa Kunststoffolie, um es vor Funken aus der pyrotechnischen Ausstoßladung zu schützen.
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RedQueen DPU

An Bord der Arguna 1 und 3 sind diesmal Prototypen der neuen Data Processing Unit (DPU) mit dem P8X32A Microcontroller von Parallax geflogen. Die Aufgabe der DPUs besteht zur Zeit in der Protokollierung von Sensordaten, auf der Arguna 3 wurden wegen der Vielzahl an Sensoren zwei DPUs mit unterschiedlicher Konfiguration eingesetzt. Die Meßdaten werden dabei in Echtzeit auf SD-Karten gespeichert und können nach der Landung ausgelesen und analysiert werden.

Optischer Horizont (OHO)

Die Sensorik des Systems besteht aus acht Thermosäulen vom Typ TPS334, deren Empfindlichkeit im mittleren Infrarot (5-14 µm) liegt. Die Sensoren sind so angeordnet, dass der Strahlungsgradient über alle 3 Achsen der Rakete gemessen werden kann, ohne direkt in Flugrichtung oder den Abgasstrahl zu blicken. Die gemessene Strahlung ist im Normalfall die durch die Erdoberfläche abgegebene Schwarzkörperstrahlung der Erdoberfläche, die am Horizont in das kühlere Strahlungsfeld der Atmosphäre und des Alls übergeht. Je nach Wetterlage schwankt diese Temperaturdifferenz zwischen 2...40 Kelvin. Es gibt jedoch Wetterlagen, bei denen kein Unterschied oder sogar eine Iversion in Bodennähe vorliegt, oberhalb der Atmosphäre sind solche Effekte jedoch nicht zu erwarten. Die CPU-Platine ist derzeit mit zwei ATmega 8 Mikrocontrollern von Atmel bestückt, die A/D-Wandler mit insgesamt 12 Kanälen zur Verfügung stellen. Die Daten werden über ein serielles Interface zur DPU geliefert und dort gespeichert. Für UAVs wird das Meßprinzip seit Jahren erfolgreich eingesetzt, für die Anwendung in Raketen ergeben sich jedoch Komplikationen während des Aufstiegs durch Temperaturveränderungen an der Hülle und elektromagnetischen Störungen. Das System ist daher noch im Stadium der Grundlagenforschung.