Die FAR entwickelt in der Hauptsache zwei Trägersysteme: Die Arguna Reihe und die Phönix Reihe.
Die Raketen der Arguna Reihe
Inhalt
Der Grundsatz bei der Entwicklung dieser Raketen war die Verwendung handelsüblicher, leicht beschaffbarer und preisgünstiger Materialien. Die Raketen bestehen aus einem Feststoffmotor, einer Nutzlastsektion und einer Bergungseinheit. Besonderes Augenmerk wurde auf eine robuste und zuverlässige Konstruktion gelegt. Die Startmasse dieser Reihe beträgt bisher ~25kg. Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung einer günstigen, zuverlässigen und umweltfreundlichen Plattform zum Testen von Raumfahrtkomponenten, wie Motoren, Avionik, Lageregelung und Bergungssystemen.
Die Arguna-Raketen und die notwendigen Startgeräte bestehen aus mehreren transportablen Teilstücken, die vor Ort mit einfachem Werkzeug montiert werden. Die Bergung erfolgt durch ein Fallschirmsystem, das durch redundante Auslöseeinrichtungen aktiviert wird.
Jede Rakete ist modular aufgebaut und besteht aus mehreren kürzeren Segmenten, die vor Ort zusammengesteckt und verschraubt werden um Transport und Wartung sowie den Einbau der Nutzlast zu vereinfachen.
Antrieb
Das Design der Motoren ist minimalistisch und effizient, ein Stahlrohr mit Deckel bildet den Druckkörper und eine Kegeldüse aus Graphit entspannt die Rauchgase. Die Brenndauer eines Motors beträgt wenige Sekunden, in denen zwischen 3 und 7 kg Treibstoff verbrannt werden. Bei einem Startschub von bis zu 5 kN – das entspricht gut einer halben Tonne! – werden die Raketen mit bis zu 20 g aus der Startvorrichtung beschleunigt.
Die Treibstoffe der Motoren basieren im wesentlichen auf verschiedenen Nitraten als Oxidatoren, Polyalkoholen oder Epoxidharzen als Brennstoffen und einigen Hilfsstoffen zur Regulierung des Abbrandverhaltens.
| Arguna 1 | Arguna 2 | Arguna 3 | Arguna 4 | Arguna 5 Cargo | |
|---|---|---|---|---|---|
| Länge [m] | 3,00 | 3,60 | 3,20 | 4,67 | |
| Körperrohr Durchmesser [cm] | 16 | 11 | 20 | 32 | |
| Startmasse [kg] | 24,8 ± 0.1 | 22± 0.1kg | 24kg | 70kg | 150-200, 127 ohne Nutzlast |
| Nutzlastkapazität [g] | 1500 | 750 | 2000-5000 | >1500 | |
| Antrieb | Experimentalmotor 1579a, Klasse L | Experimentalmotor 1579a, Klasse M | Experimentalmotor 1579a, Klasse M | Feststoff O-Motor | |
| Motorleistung [Ns] | 4100 | 5600 | 6000 | 32000 (21400*) | |
| Spitzenschub [kp] | 320 | 420 | 508 | 1100 (1100*) | |
| max. Geschwindigkeit [m/s] | 147 ± 5 | 213 ± 5 | 234 (151*) | ||
| max. Beschleunigung [g] | 12 | 20 | 15 | 8,7 (9,9*) | |
| Maximale Flughöhe [m] | 1000 ± 50 | 2500 ± 50 | 1200-1400 | 1950 (1130*) | |
| Zeit bis Gipfelpunkt [s] | 14 ± 1 | 20 ± 1 | 19,6 (16,2*) | ||
| Gesamtflugdauer [s] | 115 ± 10 | 200 ± 10 | > 100 | ||
| Baujahr | 2014 | ||||
| Status | completed | completed | completed | completed | completed |
Anwendungsmöglichkeiten
Die beim letzten Flug der Arguna 2 aufgenommenen inertialen Messdaten zeigen, dass in der Freiflugphase (das heisst dem antriebslosen Flug nach Brennschluß) in der Rakete mindestens 8 Sekunden lang nahezu Schwerelosigkeit herrschte (sogenannte Mikrogravitation).
Auf der Erde ist es schwierig, längere Phasen der Schwerelosigkeit zu erzeugen, da dies praktisch nur im freien Fall möglich ist. Es gibt aber weltweit im Bereich der Mikrogravitationsforschung eine größere Nachfrage als Angebote (vor allem von Hochschulen und Forschungsinstituten, aber auch der Industrie). Dazu kommt, daß Mikrogravitationsexperimente, die mit Flugzeugen oder Höhenforschungsraketen durchgeführt werden, erhebliche Kosten verursachen.
Das von uns zur Entwicklung vorgesehene Fluggerät kann daher eines Tages eine preiswerte und umweltfreundliche Alternative zur Erzeugung von Schwerelosigkeit darstellen.
Mittelfristiges Ziel der FAR ist es, eine verbesserte Forschungsrakete zu entwickeln, die mehr Nutzlast transportieren und längere Mikrogravitationsphasen erreichen kann. Für die Erprobung der dafür notwendigen Technologien sind zunächst kleine Flughöhen von 3 bis 5 km ausreichend.
Die Trägersysteme der Arguna Reihe im Bild. Für eine vollständige vergrößerte Ansicht auf die Bilder klicken:
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- Arguna 1 Start
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- Arguna 1a, 2012
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- Arguna 2, 2011
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- Arguna 3 Start, August 2008
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- Arguna 3 Flug
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- Arguna 4 Start
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- Arguna 5 Cargo, 2016
Arguna 1
Diese Experimentalrakete besteht aus vier zusammensteck- und verschraubbaren Segmenten: Spitze – Bergung – Nutzlast – Antrieb (mit anschraubbaren Flossen und Heckkonus). Der Zeitpunkt zur Auslösung der Fallschirme wird redundant pyrotechnisch und elektronisch bestimmt. Arguna I wurde bisher in drei Flügen als Träger für das Avionikexperiment INA erfolgreich eingesetzt.
Arguna 2
Die Rakete Arguna 2 kann mit 3 verschiedenen Experimentalmotoren (Gesamt-Impulse 4100,5600,9200 Ns) geflogen werden. Mit dem langen M-Motor (9200Ns) können ca.4000m Höhe erreicht werden. Arguna 3 könnte nach entsprechendem Umbau mit einem N-Motor (ca.16000Ns) ausgerüstet werden und damit ca 3200m erreichen. Der entsprechende Motor wurde bereits bei einer Standschubmessung erfolgreich getestet.
Arguna 3
Diese Rakete ist etwas größer als die Arguna 1. Die Startmasse ohne Nutzlast liegt bei ~25 kg. Wir beabsichtigen, diese Rakete für Experimente von Universitäten zu verwenden und sie mittelfristig auch mit einem stärkeren Raketenmotor auszurüsten. Ein entsprechender Motor (N-Klasse, ca 16000 Ns) erfolgreich getestet. Die Startmasse der Rakete wird dann bei ca 35 kg liegen.
Arguna 4
Arguna 4 ist ein Projekt, bei dem ein O-Motor (Gesamtimpuls 32000 Ns, Durchmesser 11,4cm), um eine Nutzlast- und Bergungssektion gleichen Durchmessers verlängert wird. Die Flossen sind in Form eines fin canisters direkt am Motor angebracht. Je nach Gewicht der Nutzlast und des Bergungssystems erreicht die Rakete Höhen von 10000-14000m. Diese Forschungsrakete hat eine Startmasse von ~60 kg, und soll zukünftig für unsere Mikrogravitations-Projekte eingesetzt werden.
Arguna 5 – Cargo
Die Arguna Cargo wurde am 23.07.2016 erfolgreich in Manchen bei München gestartet. Der Flug war erfolgreich. (*) = Version mit Treibstoff-reduziertem Motor.
Die Raketen der Phönix Reihe
Ziel dieses Projekts ist das Erreichen von 100km Höhe mit einem Hybridtriebwerk. Das Projekt Phoenix ist ein proof-of-technology Experiment und soll den Reifegrad eines flugfähigen Triebwerks demonstrieren. Der rote Faden ist dabei das KISS Prinzip (“Keep It Safe and Simple”), d.h. einfache Lösungen sollen bevorzugt werden. Dazu gehört die Verwendung handelsüblicher Materialien.
Ziel ist es auch, den Raumflugkörper zu skalieren, so daß der Transport eines Nutzlastkontainers möglich wird. In diesem Nutzlastcontainer können dann diverse Versuche auf den Gebieten Mikrogravitation (µG), Avionik oder Funktechnik untergebracht werden.
| Phönix 1 | Phönix 2 | |
|---|---|---|
| Länge / Durchmesser | ||
| Gewicht | 500-700kg | 1000-1500kg |
| Antriebsart | ||
| Maximale Flughöhe | ca. 100km | ca. 200km |
| Beschleunigung | ||
| Baujahr | ||
| Status | in arbeit | geplant |
Komponenten des Phoenix
Das Projekt Phoenix besteht aus der Bodeneinheit und der Flugeinheit. Erstere umfasst die Startrampe, die Betankungsanlage und das Kontrollzentrum. Die Flugeinheit ist dagegen die eigentliche Rakete. Sie besteht aus Antriebssystem, mechanischer Struktur, Avionik, Bergungssystem und der (optionalen) Nutzlast. Die genaue Form und Abmessungen sind noch zu defnieren und hängen von der Leistungsfähigkeit des Triebwerks ab. Wir gehen im Moment von einem Startgewicht von etwa 350 kg aus mit einer Betankung von etwa 250 kg. Das entspricht einem Leermassen Verhältnis von 3,5.
Forschungsgruppen
Die Arbeit des Vereins teilt sich in verschiedene Forschungsgruppen auf. Jede einzelne Komponente des Phoenix wird entwickelt und getestet. Es geht dabei keineswegs darum, das Rad jeweils neu zu erfinden, sondern vielmehr wird anhand bisheriger Erkenntnisse bzw. gängiger Standards daran gearbeitet, Prozeßabläufe zu vereinfachen und z.B. günstige Treibstoffe mit einem hohen Wirkungsgrad zu entwickeln, um somit Kosten, Zeit und Logistikaufwand zu reduzieren.