Uitgelicht: Bloodhound SSC

In 1997 werd luchtmachtbevelhebber Andy Green de snelste man ter wereld door in de Thrust SSC 1.227.985 km/u te rijden. Twaalf jaar later is hij terug, nu om de barrière van 1.000 mijl per uur (1.600 km/u) te slechten. In 1977 wilden The Stranglers ons laten geloven dat er ‘no more heroes’, geen helden meer waren. Nou, dan hebben ze zeker geen rekening gehouden met luchtmachtbevelhebber Andy Green. Het is onmogelijk om de man te ontmoeten zonder zwaar onder de indruk van hem te raken. Niet omdat hij momenteel houder is van het wereldsnelheidsrecord op land – 1.227,985 km/u – hoe indrukwekkend dat ook is. Het is evenmin omdat hij RAF-piloot was. En het is ook niet omdat hij een graad in wiskunde van de universiteit van Oxford heeft, en dus een stel hersenen als een supercomputer moet bezitten. Nee, het is Andy’s vermogen om verbijsterende hoeveelheden informatie te verwerken en te ontdoen van alles dat 99,9 procent van ons op de vlucht zou doen slaan. Waardoor je je afvraagt of hij niet eigenlijk een soort prototype robotkrijger van het Ministerie van Defensie is. Net zoals hij in 1997 deed met de recordvestigende Thrust SSC, zal Andy in de nieuwe Bloodhound rijden, met de uitdrukkelijke bedoeling om zijn indrukwekkend uitziende, met een straalmotor aangedreven en raketvoortgestuwde hybride tot boven de 1.600 km/u (1.000 mijl/u) te brengen. Inderdaad, 1.600 km/u. Mach 1,4. Op het land. Het is bij dat soort snelheden overigens te verwachten dat er rare dingen gebeuren. Het probleem is dat niemand bij het van expertise overlopende Bloodhound-team precies weet over wat voor soort rare dingen het dan gaat. Dit is een reis naar het onbekende. Andy ondergaat de spanning ondertussen zoals hij alle risico’s ondergaat: met bovenmenselijke kalmte. ‘Dit is een technisch avontuur’, zegt hij. ‘We weten niet precies wat er zal gaan gebeuren. Er kan zich van alles voordoen, maar het is niet waarschijnlijk dat het meteen rampzalig zal zijn. Het is onwaarschijnlijk dat ik in een zogenaamd wormgat in de ruimte verdwijn. Het is waarschijnlijker dat ik zal zeggen: hé, dat is een beetje gek.’ Een beetje gek. Hij spreekt het met verbazingwekkende kalmte uit, alsof hij een kop koffie bij Starbucks bestelt. Maar dankzij de wonderen van breedbandinternet en YouTube kun je zien wat er gebeurt wanneer een auto met straalmotor ergens tussen de 650 mijl/u (1.045 km/u) en 700 mijl/u (1.126 km/u) van z’n lijn afwijkt terwijl er een transsonische schok (dat wil zeggen: wanneer de luchtstroom om de auto heen supersonisch wordt, maar alleen in bepaalde zones) om de auto heen kolkt, die de bestuurder tot ferme corrigerende handelingen dwingt. Kijk naar het handenwerk van Andy aan het stuur, luister naar zijn commentaar – in de klassieke beknopte RAF-stijl – en let heel goed op zijn ademhaling. Hij klinkt ongeveer even fysiek gestresst als hij tijdens een wandelingetje door het park zou zijn. Het zijn verbijsterende, hypnotiserende beelden. Dat is nou Andy Green, die in een auto door de geluidsbarrière gaat, en die zich opmaakt om het nog een keer te doen. Alleen dan veel sneller. Waarom ze dat doen? Nou, het Thrust-team – voormalig recordhouder en voornaamste drijvende kracht Richard Noble, Andy Green, aërodynamica-expert Ron Ayers en nog een paar anderen – voelden het weer kriebelen en zochten een nieuwe uitdaging. Het feit dat de inmiddels zo tragisch omgekomen avonturier Steve Fossett de Spirit of America, de LSR-auto van Craig Breedlove had gekocht en waarschijnlijk een poging wilde gaan wagen om het record van Thrust SSC te verbeteren, motiveerde hen extra. Maar Bloodhound SSC kwam vooral vanwege een verrassende en verontrustende reden tot stand: Engeland beschikt over een bedroevend klein aantal ingenieurs van wereldniveau.

‘Er moest gekeken worden naar een straalmotor met raketaandrijving. Dat verandert alles. Was het uitvoerbaar? Niemand kon het zeggen’

‘Lord Drayson, die voor het Britse Ministerie van Defensie vrachtvliegtuigen en uitrustingen inkoopt, vertelde ons dat ze enorme problemen hebben bij het vinden van goede ingenieurs. Er mogen dan misschien meer studenten zijn gekomen, wat het aantal afgestudeerden aangaat, maar er is sprake van een structureel tekort. Vorige generaties waren geïnspireerd door grootse projecten als de Spitfire, de Vulcan-bommenwerper, de Harrier jump-jet en de Concorde. Lord Drayson wilde met iets komen dat de verbeelding opnieuw zou aanspreken, wetenschap, technologie en wiskunde weer tot iets opwindends maken’, aldus Richard Noble. ‘Na de bijeenkomst met hem waren we allemaal bijzonder gestimuleerd. Ik bruiste van de energie en Andy had ogen als schoteltjes. Dat is meestal niet het geval na vergaderingen bij het Ministerie van Defensie, dat kan ik je verzekeren!’ Dat vond allemaal plaats in 2007. Noble, Green en Ayers waren al minstens een jaar eerder begonnen met het uitbroeden van allerlei plannen. Met die stimulans uit de academische wereld en enige steun van de regering, begon het team de zaken serieus aan te pakken. Hoe konden die hongerige geesten het beste worden gevoed? Duizend mijl per uur klonk als een mooie doelstelling, een goede volgende stap na de 1.227,985 km/u. Aëro-genie Ron Ayers ging ervan uit dat een louter straalaangedreven auto met 800 mijl/u (1.287 km/u) wel aan z’n top zou zitten, wat inhield dat er gekeken moest worden naar een straalmotor met raketaandrijving. Dat verandert alles. Was het uitvoerbaar? Niemand kon het zeggen. Bloodhound SSC zou niet onthuld kunnen worden voordat de Computational Fluid Dynamic (CFD)-experts van de universiteit van Swansea (zie kader) dat probleem uitgedokterd hadden. In de zomer van 2008, toen er inmiddels aardige bedragen waren uitgegeven, werd het bij een project als dit nodig om een andere grote machine aan te slingeren: die van de publiciteit. Noble ging ervan uit dat het budget voor de gehele operatie zo’n tien miljoen euro zou bedragen – waar voor je geld, op de keper beschouwd – en moest het nieuws verspreiden naar universiteiten, maar ook naar de mensen met geld. In tegenstelling tot de uiterst gesloten wereld van de Formule 1 of die van de militaire industrie, moest Bloodhound SSC een technisch project worden dat samenwerking stimuleerde. Iedereen moest er beter van worden. In de huidige wereld van informatietechnologie kon het nieuws razendsnel verspreid worden. Op 23 oktober 2008 ging het project Bloodhound SSC officieel van start. Zoals Lord Drayson tijdens de persconferentie die dag stelde, ‘om 30 procent meer snelheid te bewerkstelligen (boven het huidige wereldsnelheidsrecord, red.) zal de grootste hybride raketmotor nodig zijn die ooit is gebouwd in Engeland. Met een grote vooruitgang in sensortechnologie teneinde de auto onder controle te kunnen houden, revolutionaire ideeën over efficiënt brandstofgebruik en een spiksplinternieuw ontwerp voor de wielen die een radiale versnelling te verwerken krijgen van 50.000 G.’ Om maar een paar uitdagingen te noemen. De auto zelf is precies zo’n hersenkraker als je kunt verwachten. Hij is bijna 13 meter lang en zo smal mogelijk om de weerstand tot een minimum te beperken. Hij zal met een volle brandstoftank pakweg 6,7 ton wegen, hij krijgt een supergestroomlijnde carrosserie van koolstofcomposiet en zal aangedreven worden door een ultramoderne straalmotor – de EJ200 van de Eurofighter Typhoon – met daar nog een hybride raket bij. Let op de toekomende tijd: op dit moment is Bloodhound SSC niet meer dan een model en een paar aardige CAD-plaatjes. Engineering director John Piper – een man die de Metro 6R4 WRC, de Jaguar XJR14 Group C racewagen, de Mondeo BTCC en onlangs nog de recordbrekende JCB DieselMax op zijn cv heeft staan – is hard bezig aan de uitwerken van de auto.

‘Raketten zijn nog een betrekkelijk onbekend terrein, en altijd schuilt wel ergens de mogelijkheid dat het misgaat. We werken er hard aan om het zo veilig mogelijk te maken’

‘We zijn begonnen met drie mogelijke modellen,’ zegt Piper, ‘en op dit moment zijn we bezig om de optie die we hebben gekozen conform de voorschriften te maken. De regels schrijven voor dat de auto vier wielen moet hebben, waarvan er twee bediend moeten worden door de bestuurder. De wielen brengen tweederde van de aandrijvingskracht voort, en we moeten dat terugbrengen zonder dat het ten koste gaat van de stabiliteit. Vervolgens gaan we een vorm ontwerpen die alle onderdelen op een effectieve manier plaats biedt. De inlaat van de straalmotor bevindt zich pal in het midden van de auto, en dat is een probleem. Dat geldt ook voor de gewichtsverdeling, en hoe die verandert als de auto versnelt tot Mach 1,4. En voor de wielen, die per stuk 140 kilo wegen.’ Niemand had gedacht dat het eenvoudig zou worden: per slot van rekening is dit een technologisch avontuur van nationaal belang. Zoals John Piper het stelt: ‘Ik hou niet van het woord moeilijk. Ingenieurs vinden het prettig om te geloven dat alles mogelijk is. We zouden het er niet op wagen om Andy een poging te laten doen als we er niet het volste vertrouwen in hadden’. ‘Er zijn zoveel variabelen in het spel,’ voegt Noble eraan toe, ‘dat je eigenlijk gewoon ergens moet beginnen. Het gaat hier om de ultieme auto, en ieder onderdeel ervan is speciaal ontworpen. Terwijl je eraan werkt, moet je knopen doorhakken, en vervolgens moet je maar hopen dat dat elders geen verregaande gevolgen heeft’. Maar er zijn enkele absolute grootheden. Met een gemiddelde aandrijving van 33.925 Nm (wat ongeveer, maar niet exact, overeenkomt met 50.000 pk) is de pure kracht die de Bloodhound SSC zal weten te leveren één ding, maar het onder controle houden van die kracht is iets anders. Omdat het de opzet van het team is om de beoogde 1.000 mijl/u in zorgvuldig uitgezette stapjes te bereiken (‘een uiterst nauwgezette methodologie is de enige manier’, zegt Ron Ayers), zou de ongetemde aan-uitkracht van de raketaandrijving bij het van 700 naar 800 mijl/u (van 1.126 naar 1.287 km/u) gaan, en vervolgens van 900 naar 1.000 mijl/u (van 1.448 naar 1.600 km/u), simpelweg niet genoeg controle geven. En controle is nou juist dat wat de EJ200-straalmotor biedt, net zoals hij genoeg pit levert om Andy tot een snelheid van 300 mijl/u (483 km/u) te versnellen, waarna hij de raket zal inschakelen. De raket zelf is een hybride, en door het zuinige brandstofgebruik en de relatief eenvoudige toepasbaarheid is hij in vergelijking met stuwraketten met vaste of vloeibare brandstof beter geschikt voor een poging het snelheidsrecord op land te verbeteren. De geniale – en met een extravagante snor getooide – vierentwintigjarige Daniel Jubb is hierin de centrale figuur. Jubb, al vanaf zijn vijfde jaar geïnteresseerd in raketten, ging op z’n dertiende van school om rakettechnologie te studeren. Hij is een schitterend uithangbord voor Bloodhound, met een bijzonder aanstekelijke passie voor zijn – zonder meer nogal complexe – favoriete studieonderwerp. ‘We hebben het hier over iets wat het midden houdt tussen een raceauto en een ruimteraket. Raketten zijn nog een betrekkelijk onbekend terrein, en altijd schuilt wel ergens de mogelijkheid dat het misgaat. We werken er hard aan om het zo veilig mogelijk te maken’, zegt Jubb (dat is, om eerlijk te zijn, zo’n beetje het enige wat ik begrepen heb van het veertig minuten durende gesprek dat we voerden.) Er werken enkele genieën met de nobelste bedoelingen aan Bloodhound, maar het is niet alleen zo dat ze alle hulp kunnen gebruiken die ze kunnen vinden, ze zijn er ook actief naar op zoek. Vergeet niet om hun website te bezoeken om erachter te komen hoe je bij het project betrokken kunt raken. TopGear zal de vorderingen van het team op de voet volgen, terwijl ze toewerken naar de recordrit van 1.000 mijl/u, die waarschijnlijk ergens in 2011 zal plaatsvinden. Als je geïnteresseerd bent in technologie, dan is dit echt iets voor jou. Als je daar niet in geïnteresseerd bent, kun je het op dezer manier worden. ‘Het is het opwindendste dat je op Gods aarde kunt doen!’ roept Richard Noble uit. Nou ja, oké dan.

Met de stroom mee

Het is niet makkelijk te voorspellen wat een auto bij 1.000 mijl/u zal gaan doen. Gelukkig is er Computational Fluid Dynamics. ‘We hadden maandelijkse design-bijeenkomsten,’ zegt Ben Evans, Computational Fluid Dynamics (CFD) Engineer van Bloodhound SSC, ‘en door de manier waarop het project is gestructureerd, kon ieder van ons zeggen: Dit lukt ons nog niet. Meestal was ik dat, want de getallen op het gebied van de aërodynamica zijn in dit geval zo cruciaal. Je kunt rustig stellen dat ik wel enige druk voelde, vooral doordat dit mijn eerste echte baan is. Maar toen kwam ik erachter dat het ons zou moeten kunnen lukken’. De luchtstroom rond een voertuig voldoet aan een aantal vergelijkingen, die het best kunnen berekend door computers: dat is CFD in een notendop. De F1-teams werken ermee om de luchtweerstand van hun auto’s zo laag mogelijk te maken, maar ze gebruiken ook windtunnels. Gezien het gegeven dat Bloodhound een snelheid zal bereiken van 1.000 mijl/u, wat geen enkele windtunnel ter wereld kan nabootsen, is in dit geval CFD van cruciaal belang. ‘Ik ben degene die zich met het rekenwerk bezighoud, lastig rekenwerk’, zegt Evans. Kijk naar de Navier Stokes-vergelijkingen die gaan over de dichtheid, de snelheid en de druk van de luchtstroom, en het is duidelijk dat Evans heel bescheiden is. De uitdagingen waar hij voor staat zijn enorm. Ieder aspect van het ingewikkelde ontwerp van Bloodhound zorgt ervoor dat hij bepaalde problemen moet zien op te lossen, problemen die worden vergroot door de enorme snelheidsverschillen van de auto. ‘Het is moeilijk om een auto te ontwerpen die de vereiste neerwaartse kracht ontwikkeld bij de diverse snelheden die Bloodhound bereikt. Hij zal dat even effectief moeten doen bij 300 km/u als bij 1.600 km/u. In ieder geval moet de auto, ook al blijkt de aërodynamica gebrekkig, niet de lucht in gaan. Op dit moment bezorgt de constellatie van de achterophanging me hoofdbrekens, die lijkt voor wat opwaartse kracht aan de achterkant te zorgen’. Stel je voor wat er gebeurt bij supersonische snelheden. ‘De schokgolven die zich rond de auto voordoen, en hun interactie met de ondergrond, zijn fascinerend maar onvoorspelbaar. En Bloodhound zal enige tijd boven de geluidssnelheid rijden.’