Nach zwei Jahren Vorbereitungszeit und vier Verzögerungen in den letzten Monaten aufgrund technischer Pannen hat das indische Raumfahrt-Startup Agnikul hat sein erstes suborbitales Testfahrzeug erfolgreich gestartet, das von seinen einzigartigen 3D-gedruckten Raketentriebwerken angetrieben wird, gab die Raumfahrtbehörde Indian Space Research Organisation am Donnerstag bekannt.
Die einstufige Trägerrakete namens Agnibaan SOrTeD (Sub-Orbital Technology Demonstrator) startete am Donnerstagmorgen Ortszeit von der mobilen Startrampe des Startups im Satish Dhawan Space Center auf der südindischen Insel Sriharikota. Die Daten des Testflugs werden zur Entwicklung der kommerziellen Orbital-Trägerrakete Agnibaan des Startups beitragen.
Agnikul führte zunächst im März umfassende Countdown-Proben für den Start durch und verschob den Start aufgrund einiger kleinerer Beobachtungen. Das Startup bereitete den Start außerdem zweimal im April und einmal Anfang dieser Woche vor, wobei es ihn jedes Mal kurz vor dem Start abbrach, da bei Inspektionen in letzter Minute technische Probleme auftraten. Heute hat Agnikul seine lang erwartete Mission endlich erfüllt, nachdem die Rakete von der spindelförmigen Insel an der Ostküste von Andhra Pradesh abgehoben und in der Bucht von Bengalen gewassert ist.
Das 6,2 Meter hohe Fahrzeug besteht aus Kohlenstoffverbundwerkstoff, was ihm eine Startmasse von 1.268 Pfund verleiht. Sein Herzstück ist der im 3D-Druckverfahren hergestellte halbkryogene Motor, den Agnikul selbst hergestellt hat und der einen Schub von jeweils 6,2 kN liefert.
Srinath Ravichandran, Mitbegründer und CEO von Agnikul, sagte Tech in einem Interview vor dem Start, dass es 72 bis 75 Stunden dauert, einen der Raketentriebwerke im Rohzustand im 3D-Druckverfahren herzustellen. Das Startup kann in einer Woche zwei komplett fertige Triebwerke herstellen, einschließlich der Entnahme aus dem 3D-Drucker, der Entpulverung und der Wärmebehandlung. Dies ist anders als beim herkömmlichen Verfahren, bei dem die Herstellung eines Raketentriebwerks ähnlicher Größe 10 bis 12 Wochen dauert.
„Wir heben uns durch die einteilige Komponente ab, bei der kein menschliches Eingreifen in den Prozess erforderlich ist. Was aus dem Drucker kommt, ist in voller Länge, ohne Schweißen, Festziehen oder ähnliches“, sagte er in einem Telefonat.
Ravichandran erläuterte das Einzelteil, das Agnikul von der Konkurrenz abhebt, weiter und sagte, dass der Kernmotor, „wo der Kraftstoff ein- und die Abgase austreten und alles dazwischen, und der Zünder“, in einem Durchgang als einzelnes Hardwareteil 3D-gedruckt wird. Der Motor wird dann an die Rohrleitungen wie Kraftstoffleitungen, Druck- und Temperatursensoren und Ventile angeschlossen.
Obwohl Agnikul behauptet, dass sein 3D-gedruckter Motor eine Weltneuheit ist, haben Unternehmen wie Relativity Space und Rocket Lab den 3D-Druck für ihre Raketen schon viel früher eingesetzt. Ravichandran behauptete jedoch, dass nicht alle diese Unternehmen den 3D-Druck vollständig genutzt hätten.
„Sie bieten immer noch nicht das, was die Leute anbieten sollten, und das ist das, was wir anbieten, nämlich extrem flexible und konfigurierbare Möglichkeiten, ins All zu gelangen“, behauptete er. „Wenn man ein Fahrzeug mit einer Kapazität von 1 oder 1,5 Tonnen hat, wie es Relativity oder eines dieser anderen Unternehmen haben, ist das, als würde man die Leute zwingen, eine Mitfahrgelegenheit zu bilden, sie zwingen sie, herauszufinden, zu warten, bis die Leute zusammenkommen, und wieder haben sie dieselben Probleme, nicht auf der letzten Meile abgehängt zu werden.“
Als Material für das Motordesign wählte Agnikul Inconel. Es bleibt auch bei hohen Temperaturen stabil und ist 3D-druckbar. Da die Legierung jedoch ein extrem schlechter Wärmeleiter ist, bestand die größte Herausforderung für das Startup darin, die Wärme abzuleiten.
„Um die Wärme abzuleiten, waren viele Design-Iterationen bei der Entwicklung der Kühlkanäle nötig“, sagte Ravichandran.
Die andere Herausforderung für Agnikul bestand darin, sicherzustellen, dass das Fahrzeug als mobiles System völlig ungefährlich bleibt. Das Startup entschied sich gegen den Einsatz hochexplosiver Feststoffsysteme und baute das Fahrzeug stattdessen zu einem vollständig auf Flüssigkeitsantrieb basierenden System um. Außerdem wollte es auf ein Modell verzichten, das auch nur eine entfernte Verbindung zu einem explosiven Material erfordert.
„Alle Systeme, die abgeworfen werden müssen, etwa bei einer Phasentrennung von der Startrampe oder einer Trennung in zwei Stufen usw., sind pneumatische Systeme“, erklärte Ravichandran.
Agnikul habe das Fahrzeug so konzipiert, dass es „sogar in letzter Minute“ modifiziert werden könne, sagte der Mitbegründer, und biete damit eine maßgeschneiderte Lösung für Organisationen, die bestimmte kleine Satelliten starten möchten.
Agnikul wurde Ende 2017 gegründet und experimentierte zunächst mit 3D-gedruckten Komponenten wie Zündern, Kühlkanälen und Kraftstoffeinspritzpunkten. Nach und nach erweiterte das Unternehmen jedoch seine Grenzen und begann, verschiedene Elemente zu kombinieren, um Schweißen und Festziehen zu vermeiden – und entfernte sich damit von herkömmlichen Methoden.
„Es gibt keine Abkürzung, um so etwas zu konstruieren. Man muss einfach das Programm durchlaufen und immer wieder iterieren“, betonte Ravichandran.
Er sagte, das Startup habe mindestens 70 oder 80 Iterationen durchlaufen, insbesondere für Einspritzdüsen, und schließlich eine „Einspritzplatte“ entworfen, die alle in einer Komponente vereint. Ebenso habe das Startup mindestens 20 Iterationen seiner Kühlkammern mit unterschiedlichen Geometrien durchlaufen.
Das Startup habe etwa sechs bis neun Monate gebraucht, um seinen ersten Satz Triebwerke von Grund auf zu bauen, und dann fast ein Jahr damit verbracht, dieses Triebwerk tatsächlich fliegen zu lassen, sagte der Geschäftsführer. Agnikul hat Ende letzten Jahres 26,7 Millionen Dollar an Kapital aufgebracht, um an diesen Punkt zu gelangen.
Emeritierte Wissenschaftler der Indian Space Research Organisation und Forscher des IIT Madras helfen Agnikul bei der Entwicklung von Fahrzeugen für kommerzielle Starts. Ravichandran sagte, das Startup führe bereits Gespräche mit über 40 potenziellen Kunden und mit einigen seien Absichtserklärungen unterzeichnet worden. Ein Orbitalstart von Agnibaan würde jedoch mindestens sechs Monate dauern.
Indiens Raumfahrtsektor erregt seit einiger Zeit weltweite Aufmerksamkeit. Im vergangenen Jahr landete das südasiatische Land als erstes Land sein Raumschiff auf dem Südpol des Mondes und führte seine Raumfahrtpolitik ein, um die private Beteiligung zu fördern. Das Land, in dem rund 190 Raumfahrt-Startups ansässig sind, hat zudem kürzlich seine Politik aktualisiert, um die Grenzen für ausländische Direktinvestitionen im Raumfahrtsektor zu erhöhen. Nun legen indische Raumfahrt-Startups den Grundstein, um den Raumfahrtsektor des Landes auf ein neues Niveau zu heben, indem sie ihre Technologien demonstrieren und sie bereit machen, Einnahmen von Kunden weltweit zu generieren.