Tijdens een galadiner in een oud kasteel bij Turijn kreeg ir. Guido Frenken vorige week de Luigi G. Napolitano Award 1997 uitgereikt, zo’n beetje de Oscar voor de beste jonge wetenschapper op ruimtevaartgebied.
br />
In gouden letters staat zijn naam op de oorkonde. Daaronder staat dat hij een jonge wetenschapper is ‘who has significantly contributed to the advancement of aerospace science’. Voor het congres van de International Astronautical Federation, dat de prijs uitreikte, had Frenken een artikel ingestuurd dat was gebaseerd op zijn afstudeerwerk. ,,Het schijnt de beste inzending van iemand onder de dertig te zijn’, zegt hij. ,,Ik heb wat moeite met dat idee, maar ik zal het ook weer niet al te hard ontkennen.”
Frenken studeerde vorig jaar af op een nieuw type lanceervoertuig, ergens tussen een vliegtuig en een raket in. Het toestel bereikt een hoogte van 120 kilometer, waar het een satelliet van zevenduizend kilo uitzet. Vervolgens keert het terug naar de aarde, om weer als gewoon vliegtuig te landen. In de toekomst is het de bedoeling dat een vergelijkbaar voertuig ook zelf in een baan rond de aarde kan blijven vliegen (Single Stage To Orbit, of SSTO), maar met de huidige stand van de techniek is het onmogelijk om het toestel op eigen kracht – dus zonder Space-Shuttle-achtige hulpraketten – daarvoor voldoende snelheid te laten halen. Dus ‘valt’ het na het bereiken van die hoogte van 120 kilometer naar de aarde terug.
Een dergelijk voertuig wordt sub-orbital genoemd. Toch heeft ook zo’n ‘bijna-SSTO’ voordelen: hij kan sneller ontwikkeld worden en is steeds opnieuw te gebruiken. Dat houdt de kosten beperkt.
Frenken ontwierp het voertuig niet zelf, maar pakte een bestaand ontwerp van Boeing en deed onderzoek naar de mogelijkheden ervan. Het ging hem vooral om de vraag of zo’n ‘bijna-SSTO’ misschien kan landen op dezelfde plek als waar het opgestegen is. Dat zou een groot bijkomend voordeel zijn: op die manier is er maar één basis nodig en kan het toestel na een vlucht weer snel geprepareerd worden voor vertrek.
Aangezien omkeren onmogelijk is, is er wel een rondje om de aarde voor nodig om weer thuis te komen. Vandaar de naam van het apparaat: een Sub-Orbital Single Stage Once Around Space Launcher.
1 De sub-orbital single stage once around space-launcher (Klik voor grotere foto)
Keilvlucht
,,Om dat rondje te halen heeft het voertuig een hoge snelheid nodig wanneer het weer de dampkring induikt”, zegt Frenken. ,,Ruim zeven kilometer per seconde. Dan kan het door middel van een keilvlucht rond de aarde vliegen; dus zo stuitert het op de dampkring, als een soort steentje op het wateroppervlak, terug naar huis.” De vereiste hoge snelheid heeft tot gevolg dat er veel brandstof aan boord moet, waardoor er mindergewicht overblijft voor de lading. Die lading bestaat uit een satelliet plus een kleine ’tweede trap’, een motor om de satelliet nadat hij overboord gezet is nog een extra beetje snelheid te geven, om hem in een baan te houden.
Frenken: ,,En aangezien de massa van de satelliet vastlag op zeven ton, had ik weinig gewicht over voor de benodigde motor van de tweede trap. Te weinig zelfs, met de huidige techniek. Helaas. Gelukkig bleek dat een once-around traject met een iets geavanceerder toestel – acht procent lichter gebouwd – toch nog mogelijk is.”
Frenken kreeg een acht voor zijn afstudeerwerk en zijn afstudeerbegeleider bij wat nu de leerstoel astrodynamica en satellietsystemen heet, ir. Barry Zandbergen, tipte hem om een artikel voor het IAF-congres te schrijven. ,,Hij heeft me aardig geholpen”, aldus Frenken. ,,Kritisch commentaar dwingt je om alert te blijven.”
,,Ik had mijn afstudeeronderwerp trouwens gekozen naar aanleiding van een artikel van een zekere H. Pfeffer van de ESA. Op het congres kwam er een wildvreemde op me af om me te feliciteren. Ik vroeg me af wie die beste man was. Bleek dus mister Pfeffer. Wat hij zei was een nog groter compliment dan die hele Napolitano-penning. Het is sowieso mooi om je hele referentielijst live te zien rondlopen. Pure wetenschap. Iedereen kiest tegenwoordig maar voor consultancy en de bankwereld. Ze vergeten hoe mooi de techniek is. Wat ik ga doen? Mijn contract bij het DLR in Duitsland loopt eind april af. Misschien blijf ik. Maar er zijn ook heel andere mogelijkheden. Ik heb leuke contacten opgedaan. Je moet wat geluk hebben in je leven en deze prijs kan dat geluk wat vergroten, denk ik.”
Het recept voor de juiste snelheid
De grafiek vat de resultaten van Frenken samen. Op de vertikale as staat het extra snelheidszetje dat de satelliet nog nodig heeft nadat hij losgelaten is uit het lanceervoertuig. De minimale massa van de benodigde motor (upper stage) voor dat zetje wordt weergegeven door de dikke lijn.
Hoe groter de snelheid van de upper stage, des te lager de snelheid van het lanceervoertuig (de ‘bijna-SSTO) mag zijn om de satelliet de vereiste eindsnelheid te geven. Des te minder brandstof hoeft het lanceervoertuig mee te nemen, en des te zwaarder de lading (waaronder de upper stage) kan zijn. De twee met ‘ascent’ aangeduide lijnen geven de maximale massa van de upper stage weer; de bovenste lijn geldt voor de huidige techniek, de onderste voor een geavanceerder (lichter) voertuig.
De derde, horizontale lijn geeft de maximale snelheid van de upper stage aan, een gevolg van de minimale snelheid van de bijna-SSTO die nodig is om terug te kunnen keren op het vertrekpunt.
In de grafiek is te zien dat met de huidige stand van de techniek niet aan alle voorwaarden voldaan kan worden. Met een lichter voertuig blijft er een driehoek ABC over die de ontwerpruimte aangeeft.
,
Tijdens een galadiner in een oud kasteel bij Turijn kreeg ir. Guido Frenken vorige week de Luigi G. Napolitano Award 1997 uitgereikt, zo’n beetje de Oscar voor de beste jonge wetenschapper op ruimtevaartgebied.
In gouden letters staat zijn naam op de oorkonde. Daaronder staat dat hij een jonge wetenschapper is ‘who has significantly contributed to the advancement of aerospace science’. Voor het congres van de International Astronautical Federation, dat de prijs uitreikte, had Frenken een artikel ingestuurd dat was gebaseerd op zijn afstudeerwerk. ,,Het schijnt de beste inzending van iemand onder de dertig te zijn’, zegt hij. ,,Ik heb wat moeite met dat idee, maar ik zal het ook weer niet al te hard ontkennen.”
Frenken studeerde vorig jaar af op een nieuw type lanceervoertuig, ergens tussen een vliegtuig en een raket in. Het toestel bereikt een hoogte van 120 kilometer, waar het een satelliet van zevenduizend kilo uitzet. Vervolgens keert het terug naar de aarde, om weer als gewoon vliegtuig te landen. In de toekomst is het de bedoeling dat een vergelijkbaar voertuig ook zelf in een baan rond de aarde kan blijven vliegen (Single Stage To Orbit, of SSTO), maar met de huidige stand van de techniek is het onmogelijk om het toestel op eigen kracht – dus zonder Space-Shuttle-achtige hulpraketten – daarvoor voldoende snelheid te laten halen. Dus ‘valt’ het na het bereiken van die hoogte van 120 kilometer naar de aarde terug.
Een dergelijk voertuig wordt sub-orbital genoemd. Toch heeft ook zo’n ‘bijna-SSTO’ voordelen: hij kan sneller ontwikkeld worden en is steeds opnieuw te gebruiken. Dat houdt de kosten beperkt.
Frenken ontwierp het voertuig niet zelf, maar pakte een bestaand ontwerp van Boeing en deed onderzoek naar de mogelijkheden ervan. Het ging hem vooral om de vraag of zo’n ‘bijna-SSTO’ misschien kan landen op dezelfde plek als waar het opgestegen is. Dat zou een groot bijkomend voordeel zijn: op die manier is er maar één basis nodig en kan het toestel na een vlucht weer snel geprepareerd worden voor vertrek.
Aangezien omkeren onmogelijk is, is er wel een rondje om de aarde voor nodig om weer thuis te komen. Vandaar de naam van het apparaat: een Sub-Orbital Single Stage Once Around Space Launcher.
1 De sub-orbital single stage once around space-launcher (Klik voor grotere foto)
Keilvlucht
,,Om dat rondje te halen heeft het voertuig een hoge snelheid nodig wanneer het weer de dampkring induikt”, zegt Frenken. ,,Ruim zeven kilometer per seconde. Dan kan het door middel van een keilvlucht rond de aarde vliegen; dus zo stuitert het op de dampkring, als een soort steentje op het wateroppervlak, terug naar huis.” De vereiste hoge snelheid heeft tot gevolg dat er veel brandstof aan boord moet, waardoor er mindergewicht overblijft voor de lading. Die lading bestaat uit een satelliet plus een kleine ’tweede trap’, een motor om de satelliet nadat hij overboord gezet is nog een extra beetje snelheid te geven, om hem in een baan te houden.
Frenken: ,,En aangezien de massa van de satelliet vastlag op zeven ton, had ik weinig gewicht over voor de benodigde motor van de tweede trap. Te weinig zelfs, met de huidige techniek. Helaas. Gelukkig bleek dat een once-around traject met een iets geavanceerder toestel – acht procent lichter gebouwd – toch nog mogelijk is.”
Frenken kreeg een acht voor zijn afstudeerwerk en zijn afstudeerbegeleider bij wat nu de leerstoel astrodynamica en satellietsystemen heet, ir. Barry Zandbergen, tipte hem om een artikel voor het IAF-congres te schrijven. ,,Hij heeft me aardig geholpen”, aldus Frenken. ,,Kritisch commentaar dwingt je om alert te blijven.”
,,Ik had mijn afstudeeronderwerp trouwens gekozen naar aanleiding van een artikel van een zekere H. Pfeffer van de ESA. Op het congres kwam er een wildvreemde op me af om me te feliciteren. Ik vroeg me af wie die beste man was. Bleek dus mister Pfeffer. Wat hij zei was een nog groter compliment dan die hele Napolitano-penning. Het is sowieso mooi om je hele referentielijst live te zien rondlopen. Pure wetenschap. Iedereen kiest tegenwoordig maar voor consultancy en de bankwereld. Ze vergeten hoe mooi de techniek is. Wat ik ga doen? Mijn contract bij het DLR in Duitsland loopt eind april af. Misschien blijf ik. Maar er zijn ook heel andere mogelijkheden. Ik heb leuke contacten opgedaan. Je moet wat geluk hebben in je leven en deze prijs kan dat geluk wat vergroten, denk ik.”
Het recept voor de juiste snelheid
De grafiek vat de resultaten van Frenken samen. Op de vertikale as staat het extra snelheidszetje dat de satelliet nog nodig heeft nadat hij losgelaten is uit het lanceervoertuig. De minimale massa van de benodigde motor (upper stage) voor dat zetje wordt weergegeven door de dikke lijn.
Hoe groter de snelheid van de upper stage, des te lager de snelheid van het lanceervoertuig (de ‘bijna-SSTO) mag zijn om de satelliet de vereiste eindsnelheid te geven. Des te minder brandstof hoeft het lanceervoertuig mee te nemen, en des te zwaarder de lading (waaronder de upper stage) kan zijn. De twee met ‘ascent’ aangeduide lijnen geven de maximale massa van de upper stage weer; de bovenste lijn geldt voor de huidige techniek, de onderste voor een geavanceerder (lichter) voertuig.
De derde, horizontale lijn geeft de maximale snelheid van de upper stage aan, een gevolg van de minimale snelheid van de bijna-SSTO die nodig is om terug te kunnen keren op het vertrekpunt.
In de grafiek is te zien dat met de huidige stand van de techniek niet aan alle voorwaarden voldaan kan worden. Met een lichter voertuig blijft er een driehoek ABC over die de ontwerpruimte aangeeft.
Tijdens een galadiner in een oud kasteel bij Turijn kreeg ir. Guido Frenken vorige week de Luigi G. Napolitano Award 1997 uitgereikt, zo’n beetje de Oscar voor de beste jonge wetenschapper op ruimtevaartgebied.
In gouden letters staat zijn naam op de oorkonde. Daaronder staat dat hij een jonge wetenschapper is ‘who has significantly contributed to the advancement of aerospace science’. Voor het congres van de International Astronautical Federation, dat de prijs uitreikte, had Frenken een artikel ingestuurd dat was gebaseerd op zijn afstudeerwerk. ,,Het schijnt de beste inzending van iemand onder de dertig te zijn’, zegt hij. ,,Ik heb wat moeite met dat idee, maar ik zal het ook weer niet al te hard ontkennen.”
Frenken studeerde vorig jaar af op een nieuw type lanceervoertuig, ergens tussen een vliegtuig en een raket in. Het toestel bereikt een hoogte van 120 kilometer, waar het een satelliet van zevenduizend kilo uitzet. Vervolgens keert het terug naar de aarde, om weer als gewoon vliegtuig te landen. In de toekomst is het de bedoeling dat een vergelijkbaar voertuig ook zelf in een baan rond de aarde kan blijven vliegen (Single Stage To Orbit, of SSTO), maar met de huidige stand van de techniek is het onmogelijk om het toestel op eigen kracht – dus zonder Space-Shuttle-achtige hulpraketten – daarvoor voldoende snelheid te laten halen. Dus ‘valt’ het na het bereiken van die hoogte van 120 kilometer naar de aarde terug.
Een dergelijk voertuig wordt sub-orbital genoemd. Toch heeft ook zo’n ‘bijna-SSTO’ voordelen: hij kan sneller ontwikkeld worden en is steeds opnieuw te gebruiken. Dat houdt de kosten beperkt.
Frenken ontwierp het voertuig niet zelf, maar pakte een bestaand ontwerp van Boeing en deed onderzoek naar de mogelijkheden ervan. Het ging hem vooral om de vraag of zo’n ‘bijna-SSTO’ misschien kan landen op dezelfde plek als waar het opgestegen is. Dat zou een groot bijkomend voordeel zijn: op die manier is er maar één basis nodig en kan het toestel na een vlucht weer snel geprepareerd worden voor vertrek.
Aangezien omkeren onmogelijk is, is er wel een rondje om de aarde voor nodig om weer thuis te komen. Vandaar de naam van het apparaat: een Sub-Orbital Single Stage Once Around Space Launcher.
1 De sub-orbital single stage once around space-launcher (Klik voor grotere foto)
Keilvlucht
,,Om dat rondje te halen heeft het voertuig een hoge snelheid nodig wanneer het weer de dampkring induikt”, zegt Frenken. ,,Ruim zeven kilometer per seconde. Dan kan het door middel van een keilvlucht rond de aarde vliegen; dus zo stuitert het op de dampkring, als een soort steentje op het wateroppervlak, terug naar huis.” De vereiste hoge snelheid heeft tot gevolg dat er veel brandstof aan boord moet, waardoor er mindergewicht overblijft voor de lading. Die lading bestaat uit een satelliet plus een kleine ’tweede trap’, een motor om de satelliet nadat hij overboord gezet is nog een extra beetje snelheid te geven, om hem in een baan te houden.
Frenken: ,,En aangezien de massa van de satelliet vastlag op zeven ton, had ik weinig gewicht over voor de benodigde motor van de tweede trap. Te weinig zelfs, met de huidige techniek. Helaas. Gelukkig bleek dat een once-around traject met een iets geavanceerder toestel – acht procent lichter gebouwd – toch nog mogelijk is.”
Frenken kreeg een acht voor zijn afstudeerwerk en zijn afstudeerbegeleider bij wat nu de leerstoel astrodynamica en satellietsystemen heet, ir. Barry Zandbergen, tipte hem om een artikel voor het IAF-congres te schrijven. ,,Hij heeft me aardig geholpen”, aldus Frenken. ,,Kritisch commentaar dwingt je om alert te blijven.”
,,Ik had mijn afstudeeronderwerp trouwens gekozen naar aanleiding van een artikel van een zekere H. Pfeffer van de ESA. Op het congres kwam er een wildvreemde op me af om me te feliciteren. Ik vroeg me af wie die beste man was. Bleek dus mister Pfeffer. Wat hij zei was een nog groter compliment dan die hele Napolitano-penning. Het is sowieso mooi om je hele referentielijst live te zien rondlopen. Pure wetenschap. Iedereen kiest tegenwoordig maar voor consultancy en de bankwereld. Ze vergeten hoe mooi de techniek is. Wat ik ga doen? Mijn contract bij het DLR in Duitsland loopt eind april af. Misschien blijf ik. Maar er zijn ook heel andere mogelijkheden. Ik heb leuke contacten opgedaan. Je moet wat geluk hebben in je leven en deze prijs kan dat geluk wat vergroten, denk ik.”
Het recept voor de juiste snelheid
De grafiek vat de resultaten van Frenken samen. Op de vertikale as staat het extra snelheidszetje dat de satelliet nog nodig heeft nadat hij losgelaten is uit het lanceervoertuig. De minimale massa van de benodigde motor (upper stage) voor dat zetje wordt weergegeven door de dikke lijn.
Hoe groter de snelheid van de upper stage, des te lager de snelheid van het lanceervoertuig (de ‘bijna-SSTO) mag zijn om de satelliet de vereiste eindsnelheid te geven. Des te minder brandstof hoeft het lanceervoertuig mee te nemen, en des te zwaarder de lading (waaronder de upper stage) kan zijn. De twee met ‘ascent’ aangeduide lijnen geven de maximale massa van de upper stage weer; de bovenste lijn geldt voor de huidige techniek, de onderste voor een geavanceerder (lichter) voertuig.
De derde, horizontale lijn geeft de maximale snelheid van de upper stage aan, een gevolg van de minimale snelheid van de bijna-SSTO die nodig is om terug te kunnen keren op het vertrekpunt.
In de grafiek is te zien dat met de huidige stand van de techniek niet aan alle voorwaarden voldaan kan worden. Met een lichter voertuig blijft er een driehoek ABC over die de ontwerpruimte aangeeft.
Heb je een vraag of opmerking over dit artikel?
delta@tudelft.nl
Comments are closed.