Il capitolo degli studenti per l'esplorazione e lo sviluppo dello spazio (SEDS) dell'Università della California di San Diego ha condotto con successo un test sul fuoco dal vivo del suo banco di prova del motore a razzo statico, Colosso, nel deserto del Mojave il 16 giugno.

Gli studenti universitari hanno deciso di sviluppare Colossus quando si sono imbattuti in un posto di blocco nel 2016 mentre costruivano il primo razzo alimentato da un motore stampato in 3D:era difficile testare il motore del razzo in modo rapido, realistico, modo relativamente economico. Non volevano lanciare il razzo, poiché ciò significherebbe che non potrebbero più iterare sul suo design, ma i test in un ambiente di laboratorio non fornirebbero informazioni sufficienti per garantire che il motore funzioni come previsto. Quello di cui avevano bisogno era un banco prova antincendio statico che sottoponesse il motore all'intero processo di lancio, ma mentre è imbullonato a terra.

Il problema? C'era solo uno di questi banchi di prova per motori a razzo disponibile per l'uso in un'istituzione accademica, la Purdue University, ma aveva una lunga lista d'attesa ed era più costoso di quanto gli studenti potessero permettersi.

Così, con il supporto della NASA, hanno costruito il loro.

"La grande idea per questo sistema di test è rendere più accessibile lo spazio e la ricerca spaziale alle persone che non hanno un enorme budget di $ 19 miliardi, "ha detto Jack Najarian, uno studente di ingegneria elettrica del terzo anno presso la Jacobs School of Engineering e presidente di SEDS presso l'UC San Diego.

SEDS ha sostenuto e sviluppato il banco prova statico per motori a razzo, e ha effettuato con successo un primo test di fuoco dal vivo presso il sito di test Friends of Amateur Rocketry nel deserto del Mojave il 16 giugno. Il motore a razzo stampato in 3D di SEDS, Igno-II, era il motore provato. Ignus-II ha più spinta e un sistema di raffreddamento più efficiente rispetto al suo predecessore Ignus-I, il primo motore stampato in 3D lanciato da un'organizzazione studentesca.

Dopo aver riconosciuto questo vuoto di accessibilità dei test nel mercato e aver voluto creare un sistema per risolvere le loro esigenze di test, nonché quelle di altri gruppi di studenti e gruppi di ricerca accademici, gli studenti Colossus hanno lavorato a stretto contatto con la NASA per definire le linee guida tecniche per un tale sistema. La NASA ha anche assegnato al gruppo $ 100, 000 sovvenzione per costruire il sistema di test Colossus, e ha partecipato attivamente a tutto il processo triennale di progettazione e costruzione. In quei tre anni, circa 60 studenti universitari hanno contribuito al banco di prova del motore a razzo.

Il sistema Colossus si adatta a un'ampia gamma di design di motori, ed è dotato di un'interfaccia motore intercambiabile e di un versatile, sistema a doppio fluido criogenico per renderlo possibile. Uno scudo antiesplosione protegge l'intricata elettronica e l'impianto idraulico dall'esplosione del motore.

Durante una prova, il motore in prova non si stacca mai da terra, ma subisce lo stesso processo che sarà quando viene effettivamente lanciato. Pressione, temperatura, la spinta e la forza sono misurate ad altissima velocità e precisione con la visualizzazione dei dati in tempo reale disponibile. Il sistema è alloggiato in un rimorchio mobile per trasportarlo al sito di test sicuro designato dagli amici di Amateur Rocketry nel deserto del Mojave, dove i suoi stivali d'acciaio vengono imbullonati al cemento per garantire che il motore rimanga statico. Il sistema Colossus è in grado di eseguire diversi test in un giorno.

"Questo è più o meno l'obiettivo dell'intero progetto:fornire alla comunità di ricercatori e sviluppatori di propulsione a razzo la capacità di convalidare le proprie idee in un modo davvero rapido, " ha detto Dennis Ren, uno studente di ingegneria elettrica del quarto anno alla UC San Diego e il project manager Colossus.

3, 2, 1…risolvere i problemi

Il processo che ha portato al successo del fuoco caldo è stato un lecca-lecca. Il team SEDS ha guidato il sistema Colossus nel deserto venerdì, 15 giugno e ho passato il sabato mattina a eseguire il sistema attraverso una lista di controllo pre-test. Tutti i sistemi erano andati alle 15:00, ma un guasto all'accenditore significava che il propellente non si accendeva, e il primo tentativo è stato un busto.

Il team di elettronica, guidato dallo studente dell'Università di San Diego Matt Santos, diagnosticato il problema e, dopo vari tentativi, improvvisato una soluzione. È ora di prenderne due.

Furono fatti i preparativi per il secondo tentativo, ma questa volta c'è stato un guasto causato dalla soluzione al problema del guasto dell'accenditore.

"Quando abbiamo avuto il nostro secondo fallimento, erano già le 21:30, " ha detto Ren. "Stavamo esaurendo i propellenti e ci stavamo avvicinando alla fine della finestra di test alle 22:00. Il morale della squadra era a pezzi. I test leader nel bunker hanno valutato rapidamente la situazione e hanno deciso di raccogliere risorse per dargli un ultimo inseguimento".

Il team ha riconsolidato propellenti e gas, reinstallato l'accenditore e riprogrammato la procedura di test entro 30 minuti. Quindi, erano le 3, 2, 1….

"Quando il timer ha raggiunto lo zero, dal motore cominciarono a uscire scintille, poi una bella, la fiamma del motore sostenuta è più forte di qualsiasi cosa abbiamo sentito. È stato un successo, e la squadra ha rallegrato i nostri cuori. Stavamo urlando, saltando, urlando:la gioia era travolgente. Due anni di duro lavoro alla fine sono stati ripagati!", ha detto Ren.

Razzi democratizzanti

Colossus sarà disponibile per altri gruppi di studenti o ricercatori accademici per una piccola tassa per coprire i costi di manutenzione, dell'ordine di $ 1, da 000 a $2, 000, che è significativamente inferiore al costo attuale di decine di migliaia di dollari per utilizzare un sistema di test di settore esistente oggi.

Ren ha affermato che c'è già interesse per i test su Colossus da parte dei gruppi della USC, UC Irvine, Texas A&M e l'Università dell'Alabama, e SEDS sta contattando altre università per vedere come Colossus potrebbe aiutarle con i test statici.

"Tutto l'interesse è stato da parte del mondo accademico perché storicamente è stata un'area che mancava di capacità di test a prezzi accessibili, " Ren ha detto. "Ci sono solo due banchi di prova in questo momento - il nostro e uno a Purdue, e Purdue è molto impegnato e non ha molte capacità per ospitare altre scuole.

"Stiamo costruendo questo in modo da poter eseguire più test nello stesso giorno, permettendo alle persone di andare e venire, ottenere i risultati e migliorare rapidamente la progettazione dei motori."

Per i team che desiderano utilizzare la piattaforma di test, il team SEDS deve prima verificare se il motore e l'attrezzatura sono compatibili con il sistema. Se è così, pianificheranno un orario per un test presso il sito di test sicuro designato.

Il team prevede di mantenere la manutenzione e la gestione di Colossus un'attività gestita da studenti universitari, con un team operativo dedicato dedicato a garantire test di successo per tutti gli utenti nell'arco di 10 anni di vita del sistema.

Gli sponsor del banco di prova del fuoco vivo Colossus includono la NASA, Spazio Parabilis, la National College Resources Foundation, Strumenti di Ganter, Valvole Gosco, Altium, OSML, Crioquip, orbita vergine, Sentech misure, Cadenza, Sistemi di processo inossidabili, IO SONO S, Circuiti avanzati, ECMS, 80/20 Inc, Najarian Trading e Reliance Metal.