Hoe bepaal je de exacte locatie van een afgevuurde raket die met 1500 meter per seconde onderweg is naar zijn doel? Een team van studenten uit Eindhoven en Nijmegen gaat komende week in Zweden een nieuwe techniek testen om die vraag te beantwoorden.

Read this article in English.

Het studentenexperiment PR3 Space is geselecteerd voor deelname aan het Europese programma REXUS. Dat is een initiatief van onder meer de Europese ruimtevaartorganisatie ESA, waarbij jaarlijks twee raketten de lucht ingaan met aan boord een aantal experimenten van studententeams. 'We zijn het eerste Nederlandse project dat ooit door de selectie is gekomen', aldus projectleider en onderzoeker Mark Wijtvliet van de Technische Universiteit Eindhoven

Tussen 11 en 14 maart wordt de raket met het Nederlandse experiment aan boord gelanceerd vanuit de lanceerbasis Esrange, ten noorden van de stad Kiruna in het uiterste noorden van Zweden. De raket blijft naar verwachting zo’n vijftien minuten in de lucht en bereikt een hoogte van tachtig tot honderd kilometer.


Frequenties

Om de plaatsbepaling van raketten te verbeteren heeft het studententeam van de TU/e en de Radboud Universiteit een techniek ontwikkeld die uitgaat van radio-interferometrie. Daarbij worden vanaf de raket met drie antennes voortdurend radiosignalen uitgezonden, elk op net een andere frequentie. De signalen worden door vijf grondstations rond de lanceerbasis opgevangen.

'Aan de hand van het faseverschil tussen de aankomende signalen, kunnen we berekenen wat de locatie van de raket is”, vertelt Hamid Pourshaghaghi, ondersteunend onderzoeker vanuit de Radboud Universiteit in een persbericht. De locatie van de raket wordt 1000 keer per seconde gemeten, waardoor deze tot op enkele centimeters nauwkeurig wordt bepaald. Dat is tot wel tien keer nauwkeuriger dan met gps mogelijk zou zijn.


1500 meter per seconde

'Nauwkeurige plaatsbepaling van raketten is technisch lastig vanwege de hoge snelheid van de raket – tot 1500 meter per seconde – en het passeren van meerdere lagen atmosfeer', zegt Wijtvliet. “Voor ruimtevaartorganisaties is dit experiment interessant, omdat het bij dit soort experimentele vluchten belangrijk is de raket tijdig bij te kunnen sturen, zodat de raket weer op de gewenste plek neerkomt.' 

Het probleem van gps is volgens Wijtvliet dat het bij sterke versnelling onnauwkeurig wordt. 'Als de motoren nog aan staan, kan een gps-tracking er zo tientallen meters naast zitten', zegt de teamleider. 'Terwijl alleen in die fase nog een koerscorrectie mogelijk is.'

Inmiddels is het team in Zweden aangekomen. De komende dagen staan in het teken van de laatste tests, zegt Wijtvliet. 'We gaan eerst de hele vlucht nog een keer goed doornemen en vervolgens zeker twee simulatievluchten uitvoeren.' Een van de dingen die nog onduidelijk is, is de invloed van de temperatuur van de raket. Die wordt warmer in de eerste vluchtfase, maar of dat de communicatie met de grondstations beïnvloedt is nog niet duidelijk.
 

Telefoonsensor 

De studenten doen tegelijk een tweede experiment, waarbij ze kosmische straling meten met simpele sensoren uit telefooncamera’s. Zulke camera’s kunnen, indien goed afgesteld, worden gebruikt om ionische straling te meten. 'Daarmee zou je bijvoorbeeld bij kleine satellieten, zogeheten CubeSats van een kubieke decimeter, de straling kunnen meten om hun levensduur beter te monitoren', stelt Pourshaghaghi.
 

Foto's: PR3 Space