Von Karman Instituut actief bij EXPERT en YES2

YES 2
YES2: terugkeer van een capsule met een 30 kilometer lange kabel
25 januari 2007

Het von Karman Instituut in Sint-Genesius-Rode is betrokken bij de ESA-programma's EXPERT en YES2, die te maken hebben met de terugkeer van ruimtetuigen in de atmosfeer.

EXPERT of European Experimental Reentry Testbed heeft als doel de Europese kennis op het vlak van aerothermodynamica bij hypersone ruimtevluchten te valideren.

YES2 of Young Engineers' Satellite 2 is een studentenproject waarbij men op een heel bijzondere manier een kleine capsule naar de aarde wil laten terugkeren.

Sleutelrol voor aerothermodynamica

De capsule Kheops van het programma EXPERT

Aerothermodynamica (onderzoek van de thermodynamica van gassen, in het bijzonder bij hoge relatieve snelheden) speelt een sleutelrol bij het ontwerpen en verbeteren van ruimtetuigen en lanceerraketten.

Het levert noodzakelijke gegevens voor het kiezen van een baan, het geleiden, navigatie en controle, de ontwikkeling van systemen voor bescherming tegen de hitte die ontstaat bij de terugkeer in de atmosfeer en voor het ontwerp en de kwalificatie van voortstuwingssystemen. Vooral de inzet van computers is, vaak in combinatie met experimenten op de grond, bijzonder belangrijk.

EXPERT is een aerothermodynamisch onderzoeksprogramma van ESA. Het is daarbij de bedoeling tijdens een relatief goedkope hypersonische vlucht met de nieuwste apparatuur verschillende aerothermodynamische verschijnselen te meten. Daarbij zal men een Russische Volna-lanceerraket gebruiken. Die kan voor verschillende trajecten worden ingezet.

Druksonde voor grenslaagmeting

Het is heel belangrijk dat er op dit vlak gegevens worden verzameld tijdens een echte vlucht en dat men zich niet beperkt tot alleen maar simulaties op de grond of voorspellingen met computerprogramma's. Op dit moment zijn er in de wereld bijzonder weinig van die zogenaamde in-flight gegevens.

De Kheops-capsule weegt 250 kilogram en zal via een ballistische baan terugkeren in de atmosfeer. Hij ziet eruit als een 1,6 meter lange stompe kegel met een diameter van 1,1 meter.

Het von Karman Instituut (VKI) levert een bijdrage aan drie van de veertien instrumenten aan boord, met inbegrip van de bouw van de in-flight instrumentatie. Het gaat om onder meer de karakterisering van de grenslaagstroming op het oppervlak van de capsule en de bestudering van de invloed van verschillende soorten materialen op de opwarming van het hitteschild.

Terugkeren uit de ruimte... op een heel bijzondere manier

The Foton M3 spacecraft, including the YES2 payload
Het ruimtetuig Foton M3 met (helemaal links) YES2

Het programma YES of Young Engineers' Satellite is een uitstekende gelegenheid voor studenten, professoren en universiteiten om gezamenlijk echte ruimtehardware te bouwen.

Voor het project YES1 werkten jonge studenten en ingenieurs uit tien Europese landen in 1997 samen bij de realisatie van een satelliet van 350 kilogram. Die werd op 30 oktober 1997 met een Ariane 5-raket gelanceerd vanaf Europa's ruimtehaven in Kourou in Frans Guyana.

Met YES2 gaat men proberen in plaats van met een conventionele raketmotor met behulp van een meer dan 30 kilometer lange kabel (in het Engels tether) voor het eerst een kleine door studenten gebouwde capsule te laten terugkeren. Deze capsule met als naam Fotino moet dan veilig landen met behulp van en parachute in Kazachstan.

Students test and wind the YES2 tether
Studenten winden de 30 kilometer lange kabel van YES2 op

YES2 weegt 32 kilogram en gaat de ruimte in met de Foton M3 missie voor experimenten in microzwaartekracht in september dit jaar. De kleine bolvormige Fotino-capsule heeft een diameter van 40 centimeter en een massa van amper 5,5 kilogram. De vezelkabel is slechts 0,4 millimeter dik en weegt amper 5 kilogram.

Bij de ontwikkeling van YES2 zijn honderden Europese en Russische universiteitsstudenten betrokken (zelfs teams uit Japan, Canada, Australië en de Verenigde Staten waren van de partij).

Het von Karman Instituut is op twee manieren bij dit project betrokken. Enerzijds werd een numerieke analyse uitgevoerd om de invloed te bestuderen die plasma (een fase waarin deeltjes van een stof in meer of mindere mate geïoniseerd zijn, dus elektronen kwijtraken) op hoge temperatuur uitoefent op het stromingsveld rond de capsule.

Le Plasmatron
Het unieke plasmatron van het VKI

Verder werd in de unieke plasmatron van het VKI materiaal voor het hitteschild onderzocht. De temperatuur in de plasmastroom kan oplopen tot 12.000 °C. Het materiaal zelf verhit tot 1800°C en werd onderworpen aan dezelfde warmtestroom die het ook zal ondergaan tijdens de terugkeer in de atmosfeer.

Het von Karman Instituut vierde onlangs zijn 50ste verjaardag. Meer informatie hierover is hier te vinden.

Naar informatie uit de nieuwsbrief van december 2006 van de Vlaamse Ruimtevaartindustrie (VRI)

Copyright 2000 - 2014 © European Space Agency. All rights reserved.