Hoch hinaus: D-Link unterstützt Studierendenprojekt der ETH Zürich
Netzwerkprodukte und Überwachungskameras für das ASTREA Team
ASTREA Team vor dem Teststand
Eine nicht alltägliche Anfrage der ETH Zürich war der Startschuss für die Zusammenarbeit des Fokus-Projekts „ASTREA“ mit D-Link. ASTREA ist ein Projekt der Akademischen Raumfahrt Initiative Schweiz (ARIS), an dem acht Maschinenbaustudierende im letzten Jahr ihres Bachelorstudiums arbeiten. Ziel ist es, einen wiederverwendbaren und leistungsstarken hybriden Raketenantrieb zu entwickeln. Denn bisher hat es kein hybrider Antrieb von der Erdoberfläche in den Orbit geschafft. Für D-Link ein unterstützenswertes und interessantes Projekt und für die Studierenden ein wichtiger Baustein auf dem Weg zur erfolgreichen Teilnahme am weltweit größten Hochschulwettbewerb für Raketentechnik – dem Spaceport America Cup in New Mexico. Für ihr ambitioniertes Vorhaben steht D-Link den jungen Forschenden mit passendem Netzwerk-Equipment und Know-how zur Seite, um wichtige Komponenten vernetzen und Systeme überwachen zu können.
ARIS Space: Reine Raketenwissenschaft
Wissen in der Theorie zu erlernen ist schön – dieses in die Praxis umzusetzen, ist noch besser! Die acht Maschinenbaustudierenden der ETH Zürich haben das jüngst erfolgreich unter Beweis gestellt. Im Rahmen des Fokus-Projekts ASTREA konnten sie sich gemeinsam mit weiteren Schweizer Hochschulen praxisnahen Herausforderungen stellen und ein Projekt mit allen Prozessschritten durchleben – von der Konzeption über die Budgetplanung bis zur Umsetzung. Ziel ist es, ein vollfunktionsfähiges Raketentriebwerk zu bauen, um die Forschung an hybriden Antrieben voranzubringen. Bis dato ist es noch nicht gelungen, eine Rakete dieser Bauart in die Umlaufbahn der Erde zu bringen. Grund hierfür ist vor allem die bisher schwache Schubkraft. Die Einsatzgebiete der hybriden Triebwerke unterscheiden sich dabei nicht von denen reiner Flüssigkeits- und Feststofftriebwerke. Hauptsächlich handelt es sich um den Transport von Gütern in die Umlaufbahn oder um orbitale Transfers, wenn sich ein Satellit bereits in der Umlaufbahn befindet. Die Technik hinter hybriden Triebwerken gilt als besonders sicher und ist oftmals preiswerter im Vergleich zu den herkömmlichen Antriebsarten.
Grundlage für das aktuelle Projekt sind die Systeme der Studierenden aus den Vorjahren. Anhand dieser sollen Optimierungsansätze erkannt und umgesetzt werden. Dies wird beispielsweise durch Gewichtseinsparungen oder durch Änderungen der Verbrennungsreaktion erreicht. Ein weiteres Ziel ist es, den Antrieb in die Rakete HELVETIA zu integrieren. An HELVETIA arbeiten insgesamt 49 Studierende aus der Schweiz, worin sämtliche Erkenntnisse aus allen ARIS-Projekten einfließen.
D-Link Geräte unterstützen aktuelles ASTREA Projekt
In einem ersten Beratungsgespräch mit den Studierenden aus dem ASTREA Projekt wurde schnell deutlich, dass es um viel mehr geht, als um Verbrennungskammern und Zündmechanismen. Denn auch die Überwachung und Vernetzung von Füllstation und Rakete sind für das Projektgelingen essenziell. Hier kommt D-Link ins Spiel. Der Netzwerkspezialist lieferte dem ASTREA Team Netzwerkprodukte und Überwachungskameras, die sich während der Testkampagne und jüngst auch beim Start der Rakete als nützlich erwiesen. Kaum sind die Geräte in der Schweiz eingetroffen, wurde mit der Montage der Raketenfüllstation begonnen.
Linkes Bild: Dank Videoüberwachung waren alle kritischen Bereiche von der
Bodenstation aus stets im Blick. Rechtes Bild: Ausrichtung eines Access
Points, um Tank- und Bodenstation zu verbinden.
D-Link Kameras überwachen die Füllstation der Rakete
Via Fernbetankung wird die Rakete mit Oxidationsmittel, Strom und Sauerstoff versorgt. Um diesen Vorgang zu überwachen und die Ventilbetätigung sowie die Druckanzeige auf analogen Manometern zu überprüfen, wurden zwei Kameras im Inneren der Füllstation installiert. Damit ließ sich die missionskritische Befüllung live mitverfolgen und bei missglückter Befüllung eine Fehleranalyse durchführen. Die schnelle Fehlererkennung beschleunigt den gesamten Prozess. Darüber hinaus wurden die Kameras zur Überwachung der Rakete auf der Startplattform verwendet.
D-Link Switches verbinden Access Points und weitere Netzwerkelemente
Ein D-Link Switch kam bei der Füllstation zum Einsatz, um die Long Range Access Points, weitere Sensoren sowie Überwachungskameras mit dem Netzwerk zu verbinden. Der zweite D-Link Switch wurde an der Bodenstation verwendet. Dieser vernetzt einen mitgelieferten Long Range Access Point mit dem Überwachungssystem. Beide Access Points werden als Wireless Bridge eingesetzt und ermöglichen die Verbindung zu Tankstation und Bodenstation aus mehreren Kilometern Entfernung. Dadurch können Druck- und Temperaturdaten, die von Füllstation, Oxidationstank und Brennkammer einströmen, überwacht werden. Außerdem lässt sich die Masse im Tank beaufsichtigen. Beim Start monitort das Team auf diese Weise die Masse der gesamten Rakete.
„All diese Vorgänge verliefen nicht immer reibungslos“, so Chris Häberli, Project Manager und Propulsion Engineer von ASTREA. „Während der Testkampagne gab es häufiger Schwierigkeiten bei der Betankung der Rakete. So mussten wir die Zündung vorzeitig abbrechen. Dank der Überwachungskameras und Netzwerkkomponenten von D-Link konnten wir die Fehler schnell erkennen. Das hat uns sehr viel Zeit und Nerven gespart.“
Spaceport America Cup 2022
Am 24. Juni hob die HELVETIA Rakete mit dem ASTREA Antrieb zum ersten Mal am Spaceport America Cup 2022 ab. Nach dem erfolgreichen Start erreichte die Rakete knapp 10.300m Höhe – höher als die Konkurrenzteams aus aller Welt, bevor sich die Fallschirme öffneten und die Rakete sanft zu Boden glitt. Auch in New Mexico war das Equipment von D-Link unverzichtbar, denn es konnten die Signale und Sensordaten zur Betankung der Rakete in Echtzeit ins kilometerweit entfernte Kontrollzentrum gesendet werden. Zusätzlich ließ sich dank der grossen Bandbreite der Start mit neun Kameras an der Startplattform live mitverfolgen. „Wir waren vor allem auch von der hohen Bildwiederholungsrate beeindruckt, die man einstellen konnte. Das ermöglichte eine sehr flüssige Überwachung. Die Bildqualität der Kameras war auch sehr gut. Kurz gesagt: Wir sind rundum zufrieden mit dem Ablauf und Ausgang des Wettbewerbs!“, führt Mathieu Sandoz, Elektronikingenieur im ASTREA Team, aus.
„Das ASTREA-Triebwerk ist das bisher leistungsstärkste ARIS-Triebwerk. Es hilft uns, eine Basis für die Arbeit mit leistungsfähigeren Triebwerken zu schaffen. Das Ziel ist es, in den nächsten Jahren den Weltraum zu erreichen.“, zieht Chris Häberli Bilanz.
D-Link gratuliert dem ASTREA Team zu diesem Erfolg und wünscht den Studierenden alles Gute!
– Bildquelle: Die in diesem Artikel verwendeten Bilder wurden uns freundlicherweise bereit gestellt von der Akademische Raumfahrt Initiative ARIS (Schweiz) - ETH Zürich Fokusprojekt.
