FallCan I

Konzeptbeschreibung

FallCan I ist eines der Experimente, die an KSat’s CanSat-Challenge 2017/18 teilnehmen.  Der CanSat hat die Abmaße einer 330ml Dose und soll ohne die Verwendung eines Fallschirms möglichst sanft auf dem Boden aufkommen, nachdem er aus etwa 300m Höhe abgeworfen wurde.

Der Mechanismus, mit dem der FallCan I abgebremst werden soll, orientiert sich an dem Prinzip des Ahornsamens. Nachdem er von einer Drohne oder einer Rakete abgeworfen wurde, fährt er sechs Arme aus. Zwischen jeweils zwei dieser Arme ist Plastikfolie gespannt, wodurch insgesamt drei angestellte Flächen erzeugt werden. Diese bremsen den CanSat erheblich ab und erzeugen außerdem eine Rotation um seine eigene Achse, welche ihn im Fall erheblich stabilisiert.

Die Arme liegen im eingeklappten Zustand an dem CanSat an, bis die unten um dessen Außenhülle gespannte Schnur gelöst wird. Sie werden von Gummibändern an ihrem oberen Ende unter Spannung gehalten, sodass sie sobald sie freigelassen werden sofort ausfahren und den Fall des CanSats abbremsen. Sobald der Mikro-Computer an Bord des FallCan I das Signal gibt, wird die Schnur von einer Glühkerze durchgebrannt und die Arme schnellen in ihre ausgeklappte Position.

Während des Fluges werden Höhen- und Beschleunigungsdaten für die Analyse nach der Landung gesammelt. Die dafür notwendige Elektronik besteht aus einem Arduino-Mikrocontroller, einem Luftdrucksensor für die Höhenmessung, einem Beschleunigungssensor, einem SD-Kartenmodul, einer Glühkerze und zwei Lithium-Polymer-Akkus.

Nachdem Das CAD-Modell bereits mitte April fertiggestellt war, wurde ein erster Prototyp des CanSats auf einem Heim-3D-Drucker erstellt. Mithilfe dieses Prototypen wurde der Ausklappmechanismus erfolgreich getestet, sowohl manuell, als auch gesteuert von der Elektronik. Außerdem wurden mehrere Falltests durchgeführt, bei denen sich die erwartete Flugstabilität bestätigte und auch der Ausklappmechanismus im freien Fall reibungsfrei funktionierte.

Ende Mai wurde dann das finale Modell, gedruckt von dem professionellen 3D-Druckunternehmen Jomatik, fertiggestellt. Nach dem Zusammenbau der Teile wurden wieder zahlreiche Tests durchgeführt, um sicherzustellen, dass die Arme zuverlässig ausklappen. Zuletzt wurde das gesamte System getestet, indem wir mit dem FallCan in einem Fahrstuhl einige Stockwerke abwärts fuhren. Durch die Abwärtsbewegung misst der Luftdrucksensor eine Abnahme der Höhe, woraufhin der Bordcomputer die Glühkerze aktiviert und die Arme ausfährt. Mit dem Erfolg all dieser Tests sind wir nun zuversichtlich, dass unser CanSat auch bei seinem echten Flug funktionieren wird.

Am 16. Mai durften wir dann unsere Fortschritte und unser fertiges Modell beim Flight Acceptance Review (FAR) erfahrenen Mitgliedern des Ksat-Teams und Experten des Instituts für Raumfahrtsysteme vorstellen. Nach der Präsentation und einem detaillierten Kolloquium wurde der FallCan dann offiziell zum Flug freigegeben. Nach diesem wichtigen Termin warten wir nun gespannt auf den Starttermin in den nächsten Monaten.