Maturaarbeit – Flugverhalten einer Rakete

Die Maturaarbeit von Sasha Asti befasst sich mit der Vorhersage von Geschwindigkeit, Flugbahn und Höhe einer Modellrakete mit herkömmlichen Mitteln. Dafür konstruierte er mehrere Raketen im 3D-Drucker. Entscheidend dafür ist die genaue Messung des Luftwiderstands, was sich jedoch als grosse Herausforderung erwies.

Zunächst versuchte er, den Luftwiderstand durch einen Freifallversuch zu bestimmen. Die Rakete wurde dafür aus 20 Metern Höhe fallen gelassen. Die Methode beruht darauf, dass ein Objekt im freien Fall eine Endgeschwindigkeit erreicht, bei welcher der Luftwiderstand gleich der Gewichtskraft ist. Kennt man diese Geschwindigkeit und das Gewicht, lässt sich der Widerstand berechnen. Das Scheitern war jedoch vorprogrammiert, da die Rakete für das Erreichen der Endgeschwindigkeit eine Fallhöhe von über 150 Metern benötigt hätte, was eine präzise Messung unmöglich machte.

Die Lösung bot der Windkanal der ZHAW Winterthur. Hier kann die Strömungsgeschwindigkeit exakt eingestellt werden, und eine Waage misst die auf das Modell wirkende Kraft. Mit Hilfe des wissenschaftlichen Assistenten vor Ort konnte ein geeigneter Messaufbau realisiert werden. Eine besondere Herausforderung war die Befestigung der Rakete an der Waage, da diese nicht für sein Modell konzipiert war. Die Konstruktion musste stabil genug sein, um die Messergebnisse nicht zu verfälschen. Gemeinsam identifizierten und behoben sie noch vor Beginn zwei potenzielle Fehlerquellen, die das Ergebnis verzerrt hätten.

Dank der Messungen konnte er Vorhersagen machen, die um 5 % oder weniger vom Testflug abwichen.

Er bedankt sich herzlich bei der ZHAW Winterthur und dem wissenschaftlichen Assistenten, der stets hilfsbereit war. Er erfuhr am eigenen Leib, wie sich mit etwas Kreativität auch unerwartete Probleme lösen lassen – eine Fähigkeit, die im Engineering-Studium sicherlich von grossem Wert ist.