Den Flugcomputer entwickeln wir im Rahmen unseres Projekts Dorado. Dort arbeiten wir an einer deutlich größeren Rakete, die von Ethanol und flüssigem Sauerstoff angetrieben wird. Ziel ist es, unseren eigenen Flugcomputer als einen von zwei Flugcomputern während des Flugs zu verwenden. Die wichtigste Funktion ist das Erkennen des Apogäums (des höchsten Punkts der Flugbahn) und das darauf folgende Auswerfen des Bremsfallschirms. Später wird in einer geringeren Höhe der Hauptfallschirm ausgeworfen. Zudem soll unser Flugcomputer Telemetriedaten senden, um den Erfolg des Starts aus der Ferne verifizieren zu können und um eine genaue Position für die Bergung nach der Landung zu haben. Für die Ausführung dieser Aufgaben hat der Flugcomputer folgende Sensoren: 3 GNSS-Antennen, 1 Drucksensor, 1 Beschleunigungssensor, 1 Gyroskop. Um eine möglichst akkurate Schätzung der realen Position und Geschwindigkeit der Rakete zu erhalten, verschmilzt der Computer die Daten der Sensoren mittels eines Kalman-Filters.

Vorbereitungen

Der Fokus des diesjährigen Tests war die seit dem letzten Jahr verbesserte Software. Zu den Verbesserungen zählen die zusätzliche Integration des Beschleunigungssensors, des Gyroskops und des Luftdrucksensors. Dies führt dazu, dass die Fusion der Daten im Kalman-Filter deutlich komplexer ist. Für korrekte Werte ist nun zusätzlich die Bestimmung der Lage der Rakete erforderlich. Letztendlich sollen aber so zuverlässigere Daten errechnet werden. Zusätzlich wurde erstmals eine Ereigniserkennung für den Start, das Apogäum und den Hauptfallschirmauswurfpunkt vorgenommen, wie sie auch bei Dorado vorgesehen ist. Mit der neuen Möglichkeit, eine Verbindung zum Flugcomputer auf der Startrampe mittels WLAN aufzubauen, sollte eine neu entwickelte Startprozedur getestet werden, die zur Bestimmung der Lage der Rakete notwendig ist. Außerdem ist es nun möglich, etwaige Komplikationen bei der Kalibration auf der Startrampe zu erkennen und diese zu beheben. Diese Möglichkeit ist besonders relevant, weil damit ein Problem beim letzten VEROX-Start vermieden worden wäre. Als letzte Neuerung sollte ebenfalls das Antennenmodul zum Senden der Telemetrie getestet werden. Das Senden und Empfangen dieser Daten bildet eine wichtige Anforderung an unsere Dorado-Rakete, da so deren Gesundheitszustand beim Flug live überwacht werden kann. Sicherheitshalber werden zusätzlich alle Daten gespeichert, um eine tiefgründige Auswertung zu ermöglichen.

Die Vorbereitungen des Starts begannen bereits Wochen vorher. Erster Arbeitspunkt war die Klärung der Finanzierung des Feststoffmotors beim StuRa der TU Dresden, ohne welchen ein Start nicht möglich gewesen wäre.

Anschließend wurden die erstmals eingesetzten STAR-eigenen Fallschirme final genäht und erste Integrationstests der Elektroniksektion in der Rakete vorgenommen. Um die Arbeitslast während der Kampagne zu verringern, haben wir uns bereits eine Woche vorher getroffen und den Auswurf der Fallschirme mittels kleiner Pyroladungen getestet. Für eine erfolgreiche Recovery sind diese Tests entscheidend, da sichergegangen werden muss, dass sich die Raketenteile auch sicher im Flug trennen werden. Dabei haben wir in mehreren Versuchen die Menge Schwarzpulver ermittelt, die nötig ist, um eine sichere Trennung zu garantieren. Sämtliche Arbeiten mit Schwarzpulver und später auch mit dem Feststoffmotor erfolgten in Zusammenarbeit mit Torsten, der eine Berechtigung im Umgang mit diesen Stoffen hat. Torsten hat uns bereits letztes Jahr bei VEROX unterstützt und war auch dieses Jahr mit seiner jahrelangen Erfahrung im Bereich der Modellraketen wieder eine große Hilfe.

Nach den Tests widmeten wir uns an den Tagen vor der Kampagne den Vorbereitungen der Elektronik. So wurden Kabelbäume neu gefertigt und Adapterteile 3D-gedruckt. Diese wurden dann in einem ersten Integrationstest zusammengeführt. 

Ebenfalls wurde die Software weiter programmiert und Feature um Feature hinzugefügt. Bei den letzten Tests hat sich gezeigt, dass das Antennenmodul leider noch nicht korrekt funktioniert. Trotzdem wurde es für den Start mit eingeplant und auf eine Reparatur vor Ort gehofft. Als letztes wurde noch eine Packliste geschrieben und die für eine Kampagne nötigen Utensilien wie ein Pavillon besorgt. Dieser war besonders relevant, da für die Starttage wechselhaftes Wetter angekündigt war.

Tag 1 – Donnerstag

Nachdem der Pavillon und andere größere Hardware-Teile eingesammelt waren, konnte das Auto an der Uni voll beladen werden. Drei der fünf Teammitglieder haben noch im Auto Platz gefunden. Die anderen beiden sind mit dem Zug in Richtung des Startplatzes aufgebrochen. Der Start von VEROX sollte, wie schon im letzten Jahr, vom Flugplatz Roitzschjora nördlich von Leipzig erfolgen. Dort veranstaltet die AG Modellraketen e.V. jährlich über das Himmelfahrtswochenende die Red Jahne Days. An diesen 4 Tagen starten viele begeisterte Modellraketenbauer ihre Projekte. Somit liegen dort perfekte Bedingungen für unsere VEROX II Kampagne vor.

Mittags sind wir dann am Flugplatz angekommen und haben zuerst unser Quartier im Heim des lokalen Segelfliegervereins bezogen. Dort sollten in den folgenden Tagen auch sämtliche Integrationsarbeiten an der Elektronik erfolgen. Danach haben wir unseren Pavillon am Flugplatz aufgebaut und uns die ersten Raketenstarts angeschaut. Viel Zeit für Pausen war aber nicht. Am Nachmittag wurde ein Zeitplan für einen Start am Samstag aufgestellt und mit den Vorbereitungen begonnen, während am Abend im Heim weiter akribisch an Soft- und Hardware gearbeitet wurde.

Tag 2 – Freitag

Am Morgen des zweiten Tages haben wir zuerst die Startrampe auf dem Feld aufgestellt. Diese sorgt mit ihren über vier Metern Länge für die nötige Stabilität der Rakete beim Start. Währenddessen wurden Teile der Software den finalen Tests unterzogen. 

Nach längeren Versuchen mussten wir leider die Entscheidung fällen, ohne Antennenmodul zu fliegen, da wir dieses in der kurzen Zeit nicht mehr reparieren konnten. An anderer Stelle wurde gleichzeitig ein weiterer Separationstest durchgeführt. Dafür sollten diesmal auch die neuen Leinen und Fallschirme verwendet werden.

Nach erfolgter Integration des Hecks wurde der Test diesmal zur vollen Zufriedenstellung absolviert, womit dem Weg zum finalen Zusammenbau der Rakete nichts mehr im Weg stand. Diese begann mit dem komplexesten Bauteil – der Elektroniksektion – am Abend im Fliegerheim. Diese befindet sich in der Mitte der Rakete und beherbergt alle elektronischen Komponenten und Sensoren der Rakete. Zusätzlich sind noch Antennen, Batterien sowie Kameras in ihr untergebracht. Die Integration hat sich dabei aufgrund des sehr begrenzten Raumes und der Vielzahl an involvierten Komponenten als hochkomplex herausgestellt. So hat sich dieser Arbeitsschritt bis spät in die Nacht hineingezogen. Kurz vor Sonnenaufgang um halb vier war es dann aber endlich so weit. Die Elektroniksektion war fertig integriert und wir waren bereit zu schlafen. 

Tag 3 – Samstag

Am Samstag konnte trotzdem nur begrenzt ausgeschlafen werden, denn der große Tag stand bevor. Bevor alle Komponenten zum Flugplatz transportiert werden konnten, musste die fertige Nutzlastsektion noch ein paar Tests der Software durchlaufen, um zu kontrollieren, ob alles wie geplant funktioniert. Nicht, dass wir am Abend davor einen Stecker falsch gesetzt haben…

Aber das war nicht der Fall und es ging endlich los. Alle Komponenten wurden zum Startplatz transportiert, wo uns ein weiteres angereistes STAR-Mitglied begrüßte. Nun begann langsam der Countdown bis zum Start. Bis dahin mussten aber noch einige Schritte erledigt werden. Der erste bestand im Füllen aller Pyroladungen mit Schwarzpulver. 

Dabei hat uns wieder Torsten großzügig unterstützt. Auch beim Zusammenbau des Raketenmotors war er mit dabei. Vor einem Jahr kam hier der große Schock, als wir erfuhren, dass das Trocknen des Treibstoffs über 12 Stunden dauerte. Aber diesmal waren wir vorbereitet und nutzten einen anderen, der nicht dieses Problem hatte. Als letzten Schritt musste dann nur noch die Rakete zusammengesteckt und auf die Rampe transportiert werden. Die Spannung stieg so langsam an. Der interne Livestream lief bestimmt schon über 3h mit stark schwankender Zuschauerzahl, aber gegen Ende nahm das Interesse wieder spürbar zu. Während der gesamten Vorbereitung hatten wir selbstverständlich einen hervorragenden Blick auf die vielen Modellraketen der anderen Teilnehmer, die alle paar Minuten starteten. Dies motivierte uns nur umso mehr, unseren eigenen Start durchzuziehen und den Anderen zu zeigen, was wir können. Gegen 15:30 war es dann langsam so weit. Die Rakete stand auf der Rampe und der Flugcomputer wurde gestartet. 

Danach liefen wir eine selbst entwickelte Prozedur durch, in der die Sensoren nacheinander kalibriert und Referenzmessungen zu Lage, Position und Luftdruck durchgeführt wurden. Dabei trat ein kleines Problem auf, weshalb der Prozess noch ein zweites Mal wiederholt werden musste. Aber dann war es endlich so weit, alles stand auf Start. Das Feld wurde geräumt und nur Torsten verblieb als Letzter an der Rakete. Er musste noch die Zündschnur zum Motor legen. Aus Sicherheitsgründen ist das immer der letzte Schritt. Nun war es endlich so weit. Per Durchsage wurden alle Teilnehmer aufgerufen, aus ihren Zelten zu kommen und unserer Rakete zuzuschauen. Und dann wurde sie gezündet. Es hat zwei sehr lang vorkommende Sekunden gedauert, bis der Motor anfing, komplett zu zünden. Dann aber drückte er mit aller Kraft unsere Rakete in Richtung Himmel. 

Ein unglaublicher Lärm und ein riesiges Spektakel für alle Anwesenden. Vom Boden aus konnte man die Rakete während des ganzen Fluges gut beobachten. Der Auswurf des ersten Fallschirms: erfolgreich. Der Auswurf des zweiten Fallschirms: ebenfalls erfolgreich. Applaus von den Zuschauern und endlich fiel die Anspannung bei uns etwas ab. Die Rakete war sicher auf dem Weg zu einer sanften Landung. Die Rakete landete kurz darauf rund 300 m entfernt in einem Feld. Wir waren alle überglücklich, dass uns der Flug so reibungslos gelungen ist. Ein Video des gesamten Flugs der Rakete kann hier auf unserem YouTube-Kanal angesehen werden.

Aber die nächste große Zufriedenstellung kam noch. Denn bei der ersten Auswertung der Daten unseres Computers zeigte sich, dass dieser die wichtigen Flugereignisse alle korrekt erkannt hatte. Das Kampagnenziel war damit erreicht. Von nun an wurde die Stimmung deutlich lockerer. Es mussten noch erste Sachen zusammengepackt werden. Anschließend wurde Pizza bestellt und den anderen Raketen beim Starten zugesehen. Am Abend gab es dann ein großes Feuerwerk, das von Leuten vor Ort organisiert wurde. Ein sehr spektakulärer und perfekter Abschluss für diese erfolgreiche Kampagne.

Tag 4 – Sonntag

Der Sonntag war anschließend der Aufbruchtag. Am Morgen musste noch die Startrampe abgebaut werden. Ebenso musste das Fliegerheim aufgeräumt und alle Sachen ins Auto gepackt werden. Danach ging es auf den Heimweg. Zurück in Dresden mussten nur noch die Sachen ausgeladen werden, bevor die Kampagne offiziell beendet war.

Aus Gesamtsicht war VEROX II ein voller Erfolg gewesen. Der Ablauf der Kampagne war in allen Aspekten deutlich gegenüber dem Vorjahr verbessert und die Testziele des Flugcomputers wurden alle erreicht. Wichtig hierfür war auch die deutlich verbesserte Vorbereitung des gesamten Projektes. Einziges nicht erreichtes Ziel war die Integration des Antennenmoduls, welches aber in VEROX III nächstes Jahr umgesetzt werden soll. Bis dahin ist auch das zugrundeliegende Dorado-Projekt bereits weiter, sodass möglicherweise auch noch ganz andere Fähigkeiten getestet werden können. 

Ein großer Dank geht nochmal an den StuRa der TU Dresden, der den Motor für den Flug finanziert hat. Zudem möchten wir uns wieder bei Torsten für die Unterstützung während der Kampagne und der AG Modellraketen e.V. für die Startmöglichkeit bedanken!