Die AQUASONIC Rakete ist etwa 5m lang, betankt 76kg schwer und hat einen Durchmesser von 200mm. Sie ist modular aufgebaut und besteht im Wesentlichen aus den folgenden Segmenten (von oben nach unten): Nase mit Bergungssystem, Nutzlastsegment, Elektroniksegment, Fördersegment und Triebwerk mit Finnen. Der Transport erfolgt in Einzelteilen, so dass die einzelnen Segmente während der Startkampagne in Schweden miteinander verbunden werden müssen.

Missionsprofil



Die Abbildung oben zeigt die wesentlichen Ereignisse von Start bis Landung. Die höchste Geschwindigkeit von 350 m/s (etwas über Schallgeschwindigkeit) wird bei Brennschluss des Triebwerks nach etwa 15 Sekunden erreicht. Von nun an steigt die Rakete antriebslos innerhalbe der nächsten 27 Sekunden bis zum Scheitelpunkt der parabelförmigen Flugbahn auf circa 5800 m. An diesem geben beiden Bordcomputer unabhängig voneinander das Kommando zum Auswurf des Vor-Fallschirms, der die Rakete auf ihrem Fall durch die Atmosphäre bremst und stabilisiert. Die Sinkrate wurde mit etwa 25 m/s berechnet. Sobald die Bordcomputer nach weiteren 161 Sekunden eine Höhe über Grund von 500 m detektieren, wird der Hauptfallschirm mit einer Fläche von 25 m² ausgeworfen. Dieser sorgt für eine weiche Landung der Rakete. Der Flug ist nach insgesamt etwa 5 bis 6 Minuten beendet.



Angetrieben wird die Rakete von einem so genannten Hybridtriebwerk, das festes Polyethylen (PE) als Brennstoff und flüssiges Lachgas (N2O) als Oxidator nutzt. Das Triebwerk soll bei einem Brennkammerdruck von 20 bar 2500 Newton (250 kg) Schub für 15 Sekunden liefern. Die Startbeschleunigung beträgt etwa das Dreifache der Erdbeschleunigung (3 g). Eine der größten Herausforderungen ist die schnelle und vor allem zuverlässige Zündung. Zahlreiche Testreihen haben die Zuverlässigkeit dieses System bewiesen.

Alle wichtigen Parameter der Flugbahn sowie Diagnosedaten wie Drücke, Temperaturen und Spannungen werden von primären Bordcomputer aufgezeichnet und in Echtzeit über eine Funkstrecke zum Bodensegment übertragen. Zusätzlich zu dieser Eigenentwicklung kommt einer redundanter kommerzieller Bordcomputer zum Einsatz, der ebenfalls Flugparameter aufzeichnet und sendet. Beide Systeme verfügen über GPS sowie Sensoren für Beschleunigungen, Drehraten und Flughöhe und können unabhängig voneinander das zweistufige Fallschirmsystem auslösen.

Der Start der Rakete fand im April 2016 in der Nähe von Kiruna (Schweden) auf dem Gelände des Raumfahrtzentrums ESRANGE statt. Für den Flug wird spezielles Bodenequipment wie eine Startrampe, ein Betankungssystem, eine Bodenstation zum Empfang von Telemetriedaten sowie eine Stromversorgung benötigt.


Hybridtriebwerk


Mit 8 kg Strukturmasse des Triebwerkes werden 250 kg Schub erzeugt. Während der Zündphase steigt die Temperatur innerhalb von 0,3 Sekunden von 400°C auf 3100°C. Pro Sekunde werden 1,1 Kilogramm flüssiges Lachgas unter 50 bar zum Triebwerk gedrückt. Durch nur 1 mm große Düsen wird das Lachgas innerhalb von wenigen Millisekunden zu Tröpfchen zerstäubt und verwandelt sich in Gas. Innerhalb der Brennkammer reagiert das Lachgas mit Polyethylen – dem Brennstoff – und erzeugt Temperaturen wie beim Schweißen. Die Außenstruktur der Brennkammer wird durch das Polyethylen geschützt, welches gleichzeitig eine Wärmebarriere von 3050°C bildet. Hierzu ist lediglich eine Wandstärke von wenigen Millimetern notwendig. Den enormen Brennkammerdrücken von bis zu 30 bar steht eine sehr dünne Außenhaut aus Aluminium gegenüber. Die Brenngase verweilen nur wenige Millisekunden in der Brennkammer. Danach strömen sie zu einer glockenförmigen Düse. In diesem Düsenteil reiben an der Düsenoberfläche Gase mit 2900°C und einer Geschwindigkeit von 1000 m/s. Zur weiteren Beschleunigung der Gase weitet sich die Düse danach um das 4-fache. Bis zum Austritt werden die Verbrennungsgase auf 2,5-fache Schallgeschwindigkeit beschleunigt. Dies entspricht rund 1700 m/s. Die Gase haben dabei immer noch eine Temperatur von 2300°C. Nach 15 Sekunden kehrt wieder Ruhe ein, nachdem 16 kg Lachgas und 4 kg Polyethylen eine riesige Menge heiße Luft hinterlassen haben.