ALBATROSS
Feststoffbetriebene Recovery-Test Rakete für LAMARR
Die Rakete
„ALBATROSS“ wurde als nahezu exakte Nachbildung der flüssig angetriebenen Rakete „HEDY“ gebaut, um den Bergungstest so realitätsnah wie möglich zu gestalten. Die Rakete hat einen Durchmesser von 130 mm und eine Gesamtlänge von 3,7 m, einschließlich der Spitze und der Finnen.
Das Körperrohr besteht aus einem einzelnen Carbonfaserrohr mit einer Länge von 2,8 m. Wie „HEDY“ hat die Rakete eine Gesamtmasse von 17,5 kg. Um dieses Gewicht zu erreichen, wurden zwei ausgemusterte Treibstofftanks mit Wasser gefüllt und als Ballast verwendet.
Bergung
Der Bergungsmechanismus von „ALBATROSS“ basiert auf dem System der Rakete „HEDY“, wurde jedoch in mehreren Punkten verbessert. Beide Systeme verzichten, anders als herkömmliche Bergungsmechanismen, vollständig auf Pyrotechnik und arbeiten stattdessen mit mechanischen Auslösevorrichtungen. Dadurch sind sie zwar komplexer aufgebaut, aber sicherer im Umgang.
Nachdem die Rakete ihren höchsten Punkt im Flug erreicht hat, aktiviert der Flugcomputer einen Heizdraht. Dieser durchtrennt ein dünnes Seil, das ein Spannband (Clampband) zusammenhält. Sobald das Seil getrennt ist, öffnet sich das Spannband. Gleichzeitig wird die Spitze der Rakete (Nosecone), die zuvor durch Gummibänder unter Spannung gehalten wurde, vom Rumpf weggedrückt.
Durch das Abwerfen der Nosecone wird ein kleiner Bremsfallschirm, der sogenannte Drogue-Fallschirm, herausgezogen. Dieser stabilisiert die Rakete während des Abstiegs und reduziert ihre Geschwindigkeit.
In einer zuvor festgelegten Höhe löst der Flugcomputer die nächste Stufe der Bergung aus. Dazu werden zwei voneinander unabhängige Sicherungsseile angesteuert, um eine redundante Auslösung zu gewährleisten. Bereits das Durchtrennen eines der beiden Seile reicht aus, um den Hauptfallschirm freizugeben. Der Hauptfallschirm wird anschließend vom Drogue-Fallschirm herausgezogen, entfaltet sich vollständig und sorgt für eine sichere Landung der Rakete.
Da die Bergung von „HEDY“ nicht vollständig wie geplant verlief, wurden bei „ALBATROSS“ verschiedene Verbesserungen am Bergungssystem umgesetzt, um die Zuverlässigkeit und Robustheit des gesamten Ablaufs zu erhöhen.
Aerostructure
Durch die Verwendung von wiederverwendbaren Laminierformen, die bereits im Projekt Lamarr zum Einsatz kamen, konnte ein exakter Nachbau der Aerostructure-Teile für die Testrakete angefertigt werden. Die sowohl aus GFK als auch aus CFK angefertigten Teile werden als Teil der Albatross-Rakete auf ihre Stabilität und Zuverlässigkeit getestet, um auf mögliche Optimierungen für das Projekt Lamarr zu schließen. Das Körperrohr besteht, wie bei „HEDY“, aus einem 2,8 m langen, durchgängigen CFK-Rohr. Auch die Finnen wurden aus CFK gefertigt und besitzen einen Rohazell-Kern. Die Nosecone wurde bewusst aus GFK gefertigt, um Funkkommunikation mit der Rakete während des Flugs zu gewährleisten. Alle strukturellen Aerostructure-Komponenten wiegen zusammen ungefähr 2,9 kg.
Elektronik
Am oberen Ende des Körperrohrs der Rakete befindet sich der Elektronik-Stack, der größtenteils von HEDY übernommen wurde. In ihm befinden sich der Akku für unseren eigenen Flugcomputer sowie ein zweiter Akku für die beiden kommerziellen Flugcomputer (COTS – Commercial Off-The-Shelf), die für die Auslösung der Fallschirme verantwortlich sind.
Für die Flugelektronik kommen ein CATS VEGA sowie ein Altimax G4 zum Einsatz. Diese beiden Flugcomputer arbeiten redundant, das heißt, beide können unabhängig voneinander sowohl den Drogue- als auch den Hauptfallschirm auslösen. Sollte einer der Flugcomputer ausfallen, kann der andere die gesamte Bergungssequenz weiterhin selbstständig durchführen. Dadurch wird die Zuverlässigkeit des Systems deutlich erhöht.
Unser eigener Flugcomputer, die RCU (Radio Communication Unit), übernimmt bei diesem Flug keine aktive Funktion. Stattdessen erfasst sie während des Flugs Telemetriedaten und überträgt diese über LoRa an die Bodenstation. Darüber hinaus schaltet die RCU kurz vor dem Start automatisch die an Bord befindlichen RunCam-Kameras ein, sodass der gesamte Flug aus der Perspektive der Rakete aufgezeichnet werden kann.
Bodenstation
Um Live-Telemetriedaten sowohl vor als auch während des Flugs zu empfangen, verwenden wir selbst entwickelte Bodenstationen. Jede Station besteht aus einem Raspberry Pi in Kombination mit einem selbst entwickelten LoRa-HAT sowie einer angeschlossenen Antenne.
Eine eigens entwickelte Software verarbeitet die von der Rakete empfangenen Datenpakete und stellt sie über eine lokale Weboberfläche dar, sodass Geräte in der Nähe die Telemetriedaten in Echtzeit einfach anzeigen können.
Für den Bergungstest wird sich die Rakete voraussichtlich stets in Sichtweite befinden. Bei Flügen in deutlich größere Höhen sind die Bodenstationen jedoch unerlässlich, um die Rakete zu verfolgen und sicherzustellen, dass sie nach der Landung gefahrlos geborgen werden kann.
FlUG
Der Flug verlief leider nicht vollständig wie geplant. Bereits beim Start neigte sich die Rakete stärker als erwartet, wodurch die Rakete am Gipfelpunkt eine höhere horizontale Geschwindigkeit hatte, als erwartet.
Am Gipfelpunkt des Flugs funktionierte die Bergungssequenz zunächst wie vorgesehen: Das Clampband wurde erfolgreich getrennt und die Rakete separierte korrekt. Allerdings wurde der Bremsfallschirm (Drogue-Fallschirm) nicht unmittelbar ausgeworfen. Wir vermuten, dass aufgrund der hohen horizontalen Geschwindigkeit von ALBATROSS die Luft mit hoher Geschwindigkeit am Fallschirmrohr vorbei strömte und dadurch der Drogue-Fallschirm im Fallschirmfach gehalten wurde.
Erst kurz vor dem Aufprall löste sich der Fallschirm und öffnete sich. Zu diesem Zeitpunkt war die Rakete jedoch bereits zu nah am Boden, sodass das Körperrohr mit hoher Geschwindigkeit aufprallte und dabei erhebliche Schäden erlitt. Positiv ist, dass die Nosecone, die Ballasttanks sowie die Payload den Flug weitgehend unbeschadet überstanden haben.
Auch wenn der Flug nicht alle geplanten Ziele erreicht hat, stellt er einen wichtigen Schritt in unserem Entwicklungsprozess dar. Testflüge wie dieser liefern wertvolle Erkenntnisse über das Verhalten unserer Systeme unter realen Bedingungen. Die während des Flugs gesammelten Daten werden uns dabei helfen, die genaue Ursache des Problems besser zu verstehen und gezielte Verbesserungen umzusetzen. Auf Grundlage dieser Erkenntnisse werden wir unser Bergungssystem weiterentwickeln, eine neue Bergungsrakete bauen und die Verbesserungen in weiteren Testflügen validieren. Erst nach einer erfolgreichen Verifikation werden wir die nächste Iteration von HEDY fliegen.
Trotz des suboptimalen Ausgangs bleiben wir motiviert und zuversichtlich. Jeder Flug, unabhängig vom Ergebnis, liefert wertvolle Erfahrungen und bringt uns unserem langfristigen Ziel einen Schritt näher.
