Crashbestendige helikopterstoelen, passagiersvliegtuigen die in de lucht worden bijgetankt, windturbines voor Antarctica en onbemande vliegtuigjes met camera’s.
Het is slechts een greep uit de achttien ontwerpideeën van L&R-bachelors. De eerste prijs was afgelopen donderdag voor het plan om opblaasbare antennes de ruimte in te schieten.
Met zogeheten ontwerpsynthese-oefeningen ronden bachelors luchtvaart- en ruimtevaarttechniek (L&R) jaarlijks hun studie af. Tien weken lang werken ze hun ideeën uit in groepjes van tien. Afgelopen donderdag presenteerden ze, vrijwel allemaal strak in pak, hun multidisciplinaire ontwerpopdracht met posters, maquettes en powerpointpresentaties.
Het best scoorde de supertelescoop met opblaasbare antennes die elektromagnetische straling uit de kosmos detecteert (zie kader). L&R-decaan en juryvoorzitter Jacco Hoekstra: “Op alle fronten waren die studenten het beste: ze combineerden veel innovatieve technieken, werkten het idee goed uit, en presenteerden het mooi.”
De studenten rekenden uit dat het relatief goedkoop is om een telescoop bestaande uit zes satellieten te lanceren, als je ze voorziet van piepkleine antennes die pas in de ruimte hun volle allure krijgen. Dergelijke antennes bestaan al, maar zijn nog nooit getest in de ruimte. Als de satellieten ermee worden uitgerust, blijven ze zo klein dat je alle satellieten tegelijkertijd met een enkele Russische langeafstandsraket kunt lanceren. In Rusland zijn nog veel van deze zogenaamde intercontinental ballistic missiles over. Ze zijn ontworpen voor het afschieten van kernwapens, maar kunnen aangepast worden voor de lancering van wetenschappelijke satellieten.
Maanrobot
De tweede prijs ging naar het Google Lunar Rover-team. Dat team ontwierp twee rupsvoertuigen voor op de maan. Aanleiding voor het ontwerp is de Google Lunar X Prize. Dit is een prijs van twintig miljoen dollar die het bedrijf Google uitreikt aan degene die voor 31 december 2012 een robot op de maan weet te zetten die zich vijfhonderd meter over het maanoppervlak kan verplaatsen en videobeelden naar de aarde kan sturen. De TU wil meedoen aan deze prijsvraag. L&R-decaan Hoekstra: “Als vooraanstaand Luchtvaart- en Ruimtevaartfaculteit zijn we dat aan onze stand verplicht.”
Na de zomer denkt Hoekstra meer te kunnen zeggen over eventuele samenwerking met internationale onderzoeksinstituten en bedrijven die zich al in de strijd hebben geworpen.
“Het hele project met lancering, maanlander en ruimterobot kost bij elkaar zo’n 77 miljoen euro”, vervolgt Hoekstra. “Althans, dat zijn de kosten als een ruimtevaartorganisatie als Nasa het project uitvoert. Dat is natuurlijk onbetaalbaar door de uurtarieven van Nasa-medewerkers . Maar als studenten er aan werken, valt het project goedkoper uit.”
De studenten van het Google Lunar Rover-team hebben met de ontwerpoefening alvast de aftrap genomen samen met een team dat een maanlander ontwierp waar de twee rupsvoertuigen mooi inpassen. Beide teams hebben al contact gezocht met mogelijke partners voor de TU.
Katapult
Minstens even spectaculair is het onbemande vliegtuigje Maama (Multi-purpose autonomous aerial monitoring aircraft) dat naar het oog van orkanen moet vliegen om daar metingen te verrichten. Het vliegtuigje met een spanwijdte van vier meter met automatische piloot en gps was goed voor de derde prijs. Het idee is dat het toestel, dat voorlopig alleen nog op de tekentafel bestaat, wordt gelanceerd met een katapult en landt in een net.
“In Amerika zijn onderzoekers erg geïnteresseerd in zo’n klein onbemand toestel”, vertelt projectleider dr. Leo Veldhuis. “Voor orkaanonderzoek gebruiken ze daar nu Hercules C130’s en dat is ontzettend link voor de mensen aan boord, want het zijn geen simpele vluchtjes.”
In het orkaanloze Nederland zal de vraag naar zo’n toestel minder zijn. “Maar misschien dat we de interesse kunnen wekken van het KNMI en de kustwacht”, zegt Veldhuis. De kustwacht zou Mamaa volgens hem goed kunnen gebruiken om schepen in de gaten te houden die in stormen verzeild zijn geraakt.
En de prijzen die de studenten in de wacht sleepten? Etentjes voor de winnende teams en een bokaal. Hoekstra: “De prijzen dienen eigenlijk alleen als een soort sausje over de projecten heen.”
Vliegen met de zon
Vliegtuigen die op zonne-energie vliegen waren dit jaar favoriet onder de studenten. Volgens ir. Joris Melkert, de organisator van de ontwerpsynthese-oefening en begeleider van een zonnevliegtuigproject, was er onder de studenten zoveel animo voor deze milieuvriendelijke toestellen, dat hij op het laatst een tweede zonnevliegtuigproject in het leven moest roepen. “Ik had makkelijk vier van zulke projecten kunnen beginnen”, aldus de onderzoeker.
Naast Melkert staat student Emmanuel van Ruitenbeek. Hij ontwierp met studiegenoten het toestel ‘Solution’, een vliegtuig van zeven meter breed dat met zijn slanke vleugels lijkt op een zweefvliegtuig, maar dan zonder staart. “De grootste uitdaging bij zonnevliegtuigen is om het toestel licht genoeg te krijgen”, vertelt de student. “De zonnepanelen wegen maar liefst 2,4 kilo per vierkante meter. Om het vliegtuig toch licht genoeg te maken hebben we hem zonder staart ontworpen.”
En dat levert geen stuurloos en instabiel gevaarte op? “Niet als je de tips van de vleugels drie graden draait om de lengteas. Dat zorgt voor extra stabiliteit. De stuurpanelen hebben we in het landingsgestel verwerkt. Al met al hebben we tien weken gepuzzeld.”
Op een gemiddelde zomerse dag haalt het vliegtuig 69 kilometer per uur (in Nederland). “Maar op de zonnigste dagen gaat hij natuurlijk harder”, zegt Van Ruitenbeek.
“Of we het vliegtuig ook echt gaan maken? Van de afdeling aerospace for sustainable engineering and technology mogen we de zonnepanelen van de Nuna-zonnewagen lenen. Misschien dat er studenten mee aan de slag gaan. Maar ik niet. Ik heb deze zomer nog twee herkansingen voor de boeg.”
Camerakanon
Een project dat vooral op de presentatiedag zelf veel aandacht trok was de kamicam, een soort granaatwerper die met hoge luchtdruk een cameraatje tientallen meters de hoogte inschiet. Eenmaal in de lucht klapt een parachute open en begint het cameraatje als een razende foto’s te schieten, zestig stuks binnen twintig seconden. Een sensor voorkomt dat je per ongeluk de camera tegen jezelf aanschiet.
“Het is een leuk speeltje voor ambitieuze amateurfotografen die luchtfoto’s willen maken”, licht geestelijk vader dr.ir. Ben Gorte toe. De materiaalkosten bedragen maar 195 euro per lanceerder, inclusief camera.
Student Ron Bruinen wil de uitvinding graag demonstreren. Een camera met parachute hebben hij en zijn collega’s binnen het korte tijdsbestek niet kunnen maken, dus gebruikt hij een tennisballenkoker met één tennisbal erin. Enkele minuten lang pompt hij met een fietspomp die aan de lanceerder vastzit. “In de collegezaal deden we dit net ook maar toen lieten we hem al gaan bij één bar”, vertelt Bruinen. “Dat was al een mooi spektakel”, lacht hij. “Het zorgde voor een enorme knal.” Wanneer de drukmeter op de lanceerder vier bar aangeeft, veegt Bruinen het zweet van zijn voorhoofd. Iedereen doet een stapje naar achteren. Met een oorverdovende pffssht schiet de tennisbal tientallen meters de lucht in.
Supertelescoop
Meerdere satellieten voorzien van antennes die in formatie vliegen. Dat biedt volgens student Volker Hoffmann het meeste toekomstperspectief binnen de astronomie. “Of het nu gaat om metingen aan elektromagnetische straling of lichtstralen, alleen met combinaties van meerdere satellieten is het mogelijk supertelescopen te maken met een veel hogere resolutie dan de huidige Hubble-ruimtetelescoop van Nasa met zijn spiegel van 2,4 meter. Je kunt niet nog veel grotere spiegels de ruimte in schieten zonder het budget enorm op te blazen.”
Stichting Ruimteonderzoek Nederland (SRON) denkt daar net zo over. De Nederlandse ruimtevaartorganisatie wil graag met ESA meedoen aan een ruimtemissie waarbij zes antennes de elektromagnetische straling detecteren van bijvoorbeeld methaan, water, zuurstof en stikstof in verre sterrenstelsels. Deze zogenaamde spectraallijnen kunnen inzicht geven in het ontstaan van sterren en exoplaneten. Door de satellieten op een vaste afstand van elkaar te laten vliegen en de binnenkomende data in een centraal punt tussen de satellieten samen te brengen en met elkaar te vergelijken, kan een hoge resolutie verkregen worden.
Maar SRON berekende dat een dergelijk project al gauw een miljard euro kost. En dat is veel geld voor een techniek die zichzelf nog niet bewezen heeft.
In samenwerking met SRON bekeken de studenten of het niet simpeler kan voor minder geld. Hoffmann: “SRON wilde in het diepe infrarood meten waar de spectraallijnen van onder meer zuurstof, stikstof en methaan zich bevinden. Maar je kunt er ook voor kiezen om de elektromagnetische straling van water te meten. Dat kan binnen een smalle bandbreedte van rond de 22 gigahertz. Dat is veel simpeler en kost minder energie. De ontvangers hoeven dan minder sterk gekoeld te worden, tot slechts 80 Kelvin. Om in het diepe infrarood een goed signaal te ontvangen moeten de ontvangers tot vier graden boven het absolute nulpunt gekoeld worden.”
Het originele plan van SRON vergt dus extra koeling. Maar dat is niet het enige. “De omgeving moet ook stabiel zijn”, aldus Hoffmann. “Dat is hij alleen ver van de aarde, verder dan de achthonderd kilometer hoogte waar wij onze satellieten naar toe willen schieten. Doordat onze satellieten minder hoog hoeven te vliegen, en doordat ze zo klein zijn met hun opblaasbare antennes, kunnen we gebruiken maken van een goedkope Russische langeafstandsraket. SRON zou waarschijnlijk een veel duurdere lanceermethode nodig hebben, misschien zelfs wel een Europese Ariane 5.”
Al met al denken de studenten dat hun missie tien maal goedkoper is dan de missie die SRON in gedachte had.
Is er dan niets meer dat het project in de weg staat? “Tja”, zegt Hoffmann, “de satellieten perfect met elkaar in formatie laten vliegen lukt niet. Dat hoeft ook niet exact, als maar wel bekend wat het verschil in snelheid is tussen de satellieten op het moment dat we data binnen krijgen. Dat moeten we weten met een precisie van tien micrometer per seconde. Zo nauwkeurig meten lukt nog niet, maar met de voortschrijdende technologie zal dat niet lang meer duren.”
Met zogeheten ontwerpsynthese-oefeningen ronden bachelors luchtvaart- en ruimtevaarttechniek (L&R) jaarlijks hun studie af. Tien weken lang werken ze hun ideeën uit in groepjes van tien. Afgelopen donderdag presenteerden ze, vrijwel allemaal strak in pak, hun multidisciplinaire ontwerpopdracht met posters, maquettes en powerpointpresentaties.
Het best scoorde de supertelescoop met opblaasbare antennes die elektromagnetische straling uit de kosmos detecteert (zie kader). L&R-decaan en juryvoorzitter Jacco Hoekstra: “Op alle fronten waren die studenten het beste: ze combineerden veel innovatieve technieken, werkten het idee goed uit, en presenteerden het mooi.”
De studenten rekenden uit dat het relatief goedkoop is om een telescoop bestaande uit zes satellieten te lanceren, als je ze voorziet van piepkleine antennes die pas in de ruimte hun volle allure krijgen. Dergelijke antennes bestaan al, maar zijn nog nooit getest in de ruimte. Als de satellieten ermee worden uitgerust, blijven ze zo klein dat je alle satellieten tegelijkertijd met een enkele Russische langeafstandsraket kunt lanceren. In Rusland zijn nog veel van deze zogenaamde intercontinental ballistic missiles over. Ze zijn ontworpen voor het afschieten van kernwapens, maar kunnen aangepast worden voor de lancering van wetenschappelijke satellieten.
Maanrobot
De tweede prijs ging naar het Google Lunar Rover-team. Dat team ontwierp twee rupsvoertuigen voor op de maan. Aanleiding voor het ontwerp is de Google Lunar X Prize. Dit is een prijs van twintig miljoen dollar die het bedrijf Google uitreikt aan degene die voor 31 december 2012 een robot op de maan weet te zetten die zich vijfhonderd meter over het maanoppervlak kan verplaatsen en videobeelden naar de aarde kan sturen. De TU wil meedoen aan deze prijsvraag. L&R-decaan Hoekstra: “Als vooraanstaand Luchtvaart- en Ruimtevaartfaculteit zijn we dat aan onze stand verplicht.”
Na de zomer denkt Hoekstra meer te kunnen zeggen over eventuele samenwerking met internationale onderzoeksinstituten en bedrijven die zich al in de strijd hebben geworpen.
“Het hele project met lancering, maanlander en ruimterobot kost bij elkaar zo’n 77 miljoen euro”, vervolgt Hoekstra. “Althans, dat zijn de kosten als een ruimtevaartorganisatie als Nasa het project uitvoert. Dat is natuurlijk onbetaalbaar door de uurtarieven van Nasa-medewerkers . Maar als studenten er aan werken, valt het project goedkoper uit.”
De studenten van het Google Lunar Rover-team hebben met de ontwerpoefening alvast de aftrap genomen samen met een team dat een maanlander ontwierp waar de twee rupsvoertuigen mooi inpassen. Beide teams hebben al contact gezocht met mogelijke partners voor de TU.
Katapult
Minstens even spectaculair is het onbemande vliegtuigje Maama (Multi-purpose autonomous aerial monitoring aircraft) dat naar het oog van orkanen moet vliegen om daar metingen te verrichten. Het vliegtuigje met een spanwijdte van vier meter met automatische piloot en gps was goed voor de derde prijs. Het idee is dat het toestel, dat voorlopig alleen nog op de tekentafel bestaat, wordt gelanceerd met een katapult en landt in een net.
“In Amerika zijn onderzoekers erg geïnteresseerd in zo’n klein onbemand toestel”, vertelt projectleider dr. Leo Veldhuis. “Voor orkaanonderzoek gebruiken ze daar nu Hercules C130’s en dat is ontzettend link voor de mensen aan boord, want het zijn geen simpele vluchtjes.”
In het orkaanloze Nederland zal de vraag naar zo’n toestel minder zijn. “Maar misschien dat we de interesse kunnen wekken van het KNMI en de kustwacht”, zegt Veldhuis. De kustwacht zou Mamaa volgens hem goed kunnen gebruiken om schepen in de gaten te houden die in stormen verzeild zijn geraakt.
En de prijzen die de studenten in de wacht sleepten? Etentjes voor de winnende teams en een bokaal. Hoekstra: “De prijzen dienen eigenlijk alleen als een soort sausje over de projecten heen.”
Vliegen met de zon
Vliegtuigen die op zonne-energie vliegen waren dit jaar favoriet onder de studenten. Volgens ir. Joris Melkert, de organisator van de ontwerpsynthese-oefening en begeleider van een zonnevliegtuigproject, was er onder de studenten zoveel animo voor deze milieuvriendelijke toestellen, dat hij op het laatst een tweede zonnevliegtuigproject in het leven moest roepen. “Ik had makkelijk vier van zulke projecten kunnen beginnen”, aldus de onderzoeker.
Naast Melkert staat student Emmanuel van Ruitenbeek. Hij ontwierp met studiegenoten het toestel ‘Solution’, een vliegtuig van zeven meter breed dat met zijn slanke vleugels lijkt op een zweefvliegtuig, maar dan zonder staart. “De grootste uitdaging bij zonnevliegtuigen is om het toestel licht genoeg te krijgen”, vertelt de student. “De zonnepanelen wegen maar liefst 2,4 kilo per vierkante meter. Om het vliegtuig toch licht genoeg te maken hebben we hem zonder staart ontworpen.”
En dat levert geen stuurloos en instabiel gevaarte op? “Niet als je de tips van de vleugels drie graden draait om de lengteas. Dat zorgt voor extra stabiliteit. De stuurpanelen hebben we in het landingsgestel verwerkt. Al met al hebben we tien weken gepuzzeld.”
Op een gemiddelde zomerse dag haalt het vliegtuig 69 kilometer per uur (in Nederland). “Maar op de zonnigste dagen gaat hij natuurlijk harder”, zegt Van Ruitenbeek.
“Of we het vliegtuig ook echt gaan maken? Van de afdeling aerospace for sustainable engineering and technology mogen we de zonnepanelen van de Nuna-zonnewagen lenen. Misschien dat er studenten mee aan de slag gaan. Maar ik niet. Ik heb deze zomer nog twee herkansingen voor de boeg.”
Camerakanon
Een project dat vooral op de presentatiedag zelf veel aandacht trok was de kamicam, een soort granaatwerper die met hoge luchtdruk een cameraatje tientallen meters de hoogte inschiet. Eenmaal in de lucht klapt een parachute open en begint het cameraatje als een razende foto’s te schieten, zestig stuks binnen twintig seconden. Een sensor voorkomt dat je per ongeluk de camera tegen jezelf aanschiet.
“Het is een leuk speeltje voor ambitieuze amateurfotografen die luchtfoto’s willen maken”, licht geestelijk vader dr.ir. Ben Gorte toe. De materiaalkosten bedragen maar 195 euro per lanceerder, inclusief camera.
Student Ron Bruinen wil de uitvinding graag demonstreren. Een camera met parachute hebben hij en zijn collega’s binnen het korte tijdsbestek niet kunnen maken, dus gebruikt hij een tennisballenkoker met één tennisbal erin. Enkele minuten lang pompt hij met een fietspomp die aan de lanceerder vastzit. “In de collegezaal deden we dit net ook maar toen lieten we hem al gaan bij één bar”, vertelt Bruinen. “Dat was al een mooi spektakel”, lacht hij. “Het zorgde voor een enorme knal.” Wanneer de drukmeter op de lanceerder vier bar aangeeft, veegt Bruinen het zweet van zijn voorhoofd. Iedereen doet een stapje naar achteren. Met een oorverdovende pffssht schiet de tennisbal tientallen meters de lucht in.
Supertelescoop
Meerdere satellieten voorzien van antennes die in formatie vliegen. Dat biedt volgens student Volker Hoffmann het meeste toekomstperspectief binnen de astronomie. “Of het nu gaat om metingen aan elektromagnetische straling of lichtstralen, alleen met combinaties van meerdere satellieten is het mogelijk supertelescopen te maken met een veel hogere resolutie dan de huidige Hubble-ruimtetelescoop van Nasa met zijn spiegel van 2,4 meter. Je kunt niet nog veel grotere spiegels de ruimte in schieten zonder het budget enorm op te blazen.”
Stichting Ruimteonderzoek Nederland (SRON) denkt daar net zo over. De Nederlandse ruimtevaartorganisatie wil graag met ESA meedoen aan een ruimtemissie waarbij zes antennes de elektromagnetische straling detecteren van bijvoorbeeld methaan, water, zuurstof en stikstof in verre sterrenstelsels. Deze zogenaamde spectraallijnen kunnen inzicht geven in het ontstaan van sterren en exoplaneten. Door de satellieten op een vaste afstand van elkaar te laten vliegen en de binnenkomende data in een centraal punt tussen de satellieten samen te brengen en met elkaar te vergelijken, kan een hoge resolutie verkregen worden.
Maar SRON berekende dat een dergelijk project al gauw een miljard euro kost. En dat is veel geld voor een techniek die zichzelf nog niet bewezen heeft.
In samenwerking met SRON bekeken de studenten of het niet simpeler kan voor minder geld. Hoffmann: “SRON wilde in het diepe infrarood meten waar de spectraallijnen van onder meer zuurstof, stikstof en methaan zich bevinden. Maar je kunt er ook voor kiezen om de elektromagnetische straling van water te meten. Dat kan binnen een smalle bandbreedte van rond de 22 gigahertz. Dat is veel simpeler en kost minder energie. De ontvangers hoeven dan minder sterk gekoeld te worden, tot slechts 80 Kelvin. Om in het diepe infrarood een goed signaal te ontvangen moeten de ontvangers tot vier graden boven het absolute nulpunt gekoeld worden.”
Het originele plan van SRON vergt dus extra koeling. Maar dat is niet het enige. “De omgeving moet ook stabiel zijn”, aldus Hoffmann. “Dat is hij alleen ver van de aarde, verder dan de achthonderd kilometer hoogte waar wij onze satellieten naar toe willen schieten. Doordat onze satellieten minder hoog hoeven te vliegen, en doordat ze zo klein zijn met hun opblaasbare antennes, kunnen we gebruiken maken van een goedkope Russische langeafstandsraket. SRON zou waarschijnlijk een veel duurdere lanceermethode nodig hebben, misschien zelfs wel een Europese Ariane 5.”
Al met al denken de studenten dat hun missie tien maal goedkoper is dan de missie die SRON in gedachte had.
Is er dan niets meer dat het project in de weg staat? “Tja”, zegt Hoffmann, “de satellieten perfect met elkaar in formatie laten vliegen lukt niet. Dat hoeft ook niet exact, als maar wel bekend wat het verschil in snelheid is tussen de satellieten op het moment dat we data binnen krijgen. Dat moeten we weten met een precisie van tien micrometer per seconde. Zo nauwkeurig meten lukt nog niet, maar met de voortschrijdende technologie zal dat niet lang meer duren.”
Comments are closed.