Het Von Karman Instituut (VKI) is een internationaal gerenommeerd Belgisch onderzoeks- en opleidingscentrum dat zich richt op stromingsmechanica, met een bijzondere focus op de ruimtevaart. Opgericht in 1956 in Sint-Genesius-Rode, België, onder leiding van de beroemde lucht- en ruimtevaartingenieur Theodore von Kármán, heeft het VKI zich gepositioneerd als een cruciale speler in de ontwikkeling van technologieën die essentieel zijn voor de ruimtevaartindustrie.
Oprichting
Het VKI werd opgericht als een non-profitorganisatie met als doel het bevorderen van fundamenteel en toegepast onderzoek in stromingsmechanica, met toepassingen in de lucht- en ruimtevaart, milieu en industriële processen. Het instituut biedt postdoctorale opleidingen aan en organiseert jaarlijks een reeks gespecialiseerde lezingen en conferenties. Het VKI fungeert als een brug tussen academisch onderzoek en industriële toepassingen, met nauwe banden met organisaties zoals de Europese ruimtevaartorganisatie ESA, de Belgische Federale Wetenschapsbeleid (BELSPO) en de NAVO.
Ruimtevaarttoepassingen van het VKI
- QARMAN – CubeSat voor aerothermodynamisch onderzoek
Een van de meest opvallende bijdragen van het VKI aan de ruimtevaart is de ontwikkeling van QARMAN (QubeSat for Aerothermodynamic Research and Measurements on AblatioN), de eerste CubeSat ter wereld die is ontworpen om atmosferische terugkeer te overleven. Deze missie, uitgevoerd in samenwerking met de Europese Ruimtevaartorganisatie (ESA), had tot doel de aerothermodynamische eigenschappen van een ruimtevaartuig tijdens de terugkeer in de atmosfeer te bestuderen. QARMAN werd gelanceerd in 2019 en markeerde een belangrijke stap in het begrijpen van de uitdagingen van atmosferische terugkeer voor kleine satellieten. - QB50 – Eerste Belgische nanosatellieten in de ruimte
In 2014 speelde het VKI een sleutelrol in de lancering van de eerste Belgische nanosatellieten onder Belgische jurisdictie. Deze lancering was een onderdeel van het internationale QB50-project, dat gericht was op het bestuderen van de lagere thermosfeer door middel van een constellatie van 50 CubeSats. Het VKI was verantwoordelijk voor de ontwikkeling en lancering van de Belgische CubeSat, waarmee het zijn expertise in het ontwerp en de uitvoering van ruimtevaartmissies demonstreerde. - AETHER – Luchtademende elektrische stuwraket
Het VKI is betrokken bij het AETHER-project, een Horizon 2020-initiatief dat gericht is op de ontwikkeling van een luchtademende elektrische stuwraket (RAM-EP). Deze technologie heeft het potentieel om de efficiëntie van ruimtevaartuigen te verbeteren door gebruik te maken van de dunne atmosfeer op grote hoogtes. Het VKI is verantwoordelijk voor het ontwerp van de inlaat- en compressiefase van de RAM-EP, evenals voor de aerodynamische vormgeving van het ruimtevaartuig. Dit project illustreert het vermogen van het VKI om innovatieve technologieën te ontwikkelen die de grenzen van de ruimtevaarttechnologie verleggen. - Windtunnelfaciliteiten voor ruimtevaartonderzoek
Het VKI beschikt over een indrukwekkende reeks windtunnelfaciliteiten die worden gebruikt voor aerodynamisch en aerothermodynamisch onderzoek. De Longshot hypersonische luchtdrukpistooltunnel is een van de weinige faciliteiten ter wereld die tests kan uitvoeren bij Mach-nummers tussen 10 en 20. Deze faciliteit wordt gebruikt om de aerodynamische en thermodynamische eigenschappen van ruimtevaartuigen en ruimtepuin tijdens atmosferische terugkeer te bestuderen. Daarnaast beschikt het VKI over andere tunnels die geschikt zijn voor supersonische en transonische tests, essentieel voor het ontwerp van ruimtevaartuigen die door verschillende atmosferische lagen reizen. - Plasmafaciliteiten voor ruimtevaartonderzoek
De plasmafaciliteiten van het VKI worden gebruikt voor het bestuderen van plasmaflows die relevant zijn voor de ruimtevaart. Deze faciliteiten maken gebruik van microgolfontstekingen om geavanceerde optische diagnostiek te ontwikkelen, die essentieel zijn voor het begrijpen van de interactie tussen ruimtevaartuigen en de ionosfeer. Dit onderzoek is cruciaal voor het ontwerp van ruimtevaartuigen die opereren in omgevingen met hoge snelheden en temperaturen. - Zero Debris Charter
In oktober 2024 ondertekende het VKI de Zero Debris Charter, een initiatief van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA en de Europese Commissie. Deze charter heeft tot doel ruimtevluchten vanaf 2030 'debris-neutraal' te maken door het verwijderen van ruimtepuin na missies. Het VKI's deelname aan deze workshop weerspiegelt hun voortdurende inzet voor het ontwikkelen van geavanceerde terugkeertechnologieën voor een veiligere en duurzamere ruimtevaarttoekomst
Naast zijn onderzoeksactiviteiten speelt het VKI een belangrijke rol in de opleiding van de volgende generatie ingenieurs en wetenschappers op het gebied van stromingsmechanica. Het instituut biedt een onderzoeks-master in stromingsmechanica aan, evenals doctoraatsprogramma's en korte cursussen. Jaarlijks verwelkomt het VKI ongeveer honderd studenten uit de hele wereld. De jaarlijkse lezingencyclus en thematische conferenties, vaak in samenwerking met Belgische en buitenlandse universiteiten en onderzoeksinstituten, benadrukken onderwerpen van groot belang, zoals aerodynamica, stromingsmechanica, warmtetransport met toepassingen in de luchtvaart, ruimtevaart, turbomachines, het milieu en industriële stromingsmechanica.
