211service.com
Pocket Rockets pakken een klap uit
De raket ontsteekt. Een straal van witgloeiende vlammen schiet naar beneden. De operators vergroten het vermogen en de vlam groeit - totdat de raket explodeert in een vuurbal.
Precies zoals verwacht. Een gevaarlijk experiment om in een lab uit te voeren? Niet als de raket een micro-elektromechanisch systeem ter grootte van een dubbeltje is - een zogenaamd MEMS - gemaakt van silicium. Laboratoria in het hele land kijken naar MEMS-raketten en andere microvoortstuwingsapparaten om een nieuwe generatie goedkope, kleine satellieten en andere apparaten aan te drijven.
Op weg naar Orbit
Het meest ambitieuze project bevindt zich in het Department of Aeronautics and Astronautics van het Massachusetts Institute of Technology. Met steun van NASA bouwen MIT-ingenieurs een microraket die min of meer werkt als de motor van de spaceshuttle. NASA hoopt de microraket te gebruiken voor houdingscontrole op toekomstige ruimtevoertuigen, zegt Alan Epstein, hoofd van MIT's Microengine Project.
MIT's ruimtekadetten, zegt Epstein, willen ook arrays van microraketten inzetten om kleine satellieten ter grootte van een colablikje te lanceren. Netwerken van nanosats kunnen aardobservatie of satellietonderhoud ondersteunen.
De bottom line voor een motor is de hoeveelheid stuwkracht die het genereert ten opzichte van zijn eigen gewicht. De hoofdmotor van de spaceshuttle produceert een stuwkracht-gewichtsverhouding van 70. MIT's microraket heeft 85 bereikt en de bouwers schatten een potentiële verhouding van meer dan 10 keer dat - meer dan genoeg om een satelliet de ruimte in te lanceren.
We kijken naar een zeer hoge stuwkracht - het krachtige einde van microraketmotoren, zegt Epstein. Dat is wat het MIT-project onderscheidt van microraket-inspanningen aan de University of California in Berkeley, Caltech en elders, legde hij uit.
Epstein zegt dat het MIT-project op schema ligt om tegen eind 2003 een werkende, geïntegreerde microraket te produceren. De volgende mijlpaal komt in september, wanneer Epstein een werkende MEMS-turbopomp wil bouwen, een belangrijk onderdeel dat brandstof in de verbrandingskamer van de raket zal injecteren. bij zeer hoge druk.
Op dit moment hebben we een kamer vol apparatuur die de brandstof levert, zegt Epstein. De turbopomp miniaturiseert dat alles met een ventilatorachtige microturbine die brandstof in de verbrandingskamer pompt.
De turbopomp in aanbouw is aanzienlijk groter dan de microraket zelf. Om de twee - nog een verre doel - te integreren, kunnen ingenieurs een pagina nemen van raketten zoals de door Rusland ontworpen RD-170, die vier verbrandingskamers van brandstof voorziet vanuit een enkele turbopomp.
Berkeley schiet op
Hoe indrukwekkend het ook is, de microraket van MIT staat nog steeds op een laboratoriumbank. Dat is niet het geval in Berkeley, waar ingenieurs van het Sensor and Actuator Center al een bescheidener MEMS-raket hebben gelanceerd.
De Berkeley microraket, een geavanceerde versie van a match stick raket , is half zo groot als het MIT-apparaat, met een gemiddelde stuwkracht-gewichtsverhouding van vijf.
Dat is nog genoeg stuwkracht voor projectadviseur Kris Pister. Hij leidt een poging om slimme MEMS-apparaten op stofmillimeterschaal te ontwerpen die in staat zijn tot detectie, berekening, communicatie en mobiliteit. Al mijn werk is gericht op het maken van de absoluut kleinste voertuigen die door mensen kunnen worden bestuurd, legt hij uit.
Netwerken van slim stof, zegt Pister, kunnen een weersysteem, slagveld, regenwoudluifel of een moeilijk te bereiken gebied bestuderen.
We willen een sensor gewoon de mogelijkheid geven om op te springen, te bewegen en te landen, zegt Pister. De truc, zegt hij, is het stof opblazen. De meest veelbelovende ontwerpen zijn platte siliciumwafels, een vorm waarmee ze kunnen profiteren van zonne-energie, maar vanwege de weerstand een waardeloos projectiel vormen. Hij legt uit dat een microraket aan boord slim stof veel verder zal voortstuwen dan een afzonderlijke draagraket die dezelfde hoeveelheid brandstof gebruikt.
De Berkeley-microraket ter grootte van een dubbeltje vliegt op de rand (zoals de Millennium Falcon, zegt Pister) over een verticale afstand van drie meter. De theoretische maximale hoogte van de raket is dichter bij 50 meter hoog genoeg, zegt hij, voor een apparaat dat voor de landing kilometers ver in de luchtstromen zou kunnen drijven.