In un anno definito da ostacoli, una squadra di studenti missilistici dell'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign ha perseverato. Lavorando insieme su cinque fusi orari, hanno progettato con successo un motore a razzo ibrido che utilizza paraffina e una nuova miscela di protossido di azoto e ossigeno chiamata Nytrox. Il team ha l'obiettivo di lanciare un razzo con il nuovo motore all'Intercollegiate Rocketry and Engineering Competition del 2021.

"La propulsione ibrida alimenta l'astronave turistica suborbitale di Virgin Galactic e lo sviluppo di quel motore è stato impegnativo. I nostri studenti ora stanno vivendo queste sfide in prima persona e stanno imparando a superarle, ", ha detto il consigliere di facoltà del team Michael Lembeck.

L'anno scorso il team ha assistito a una serie di guasti catastrofici con motori ibridi che utilizzavano protossido di azoto. Il propellente si surriscaldava spesso nel deserto del New Mexico, dove si svolge il concorso IREC. Lembeck ha affermato che questo ha motivato il team a trovare un carburante alternativo che potesse rimanere stabile a temperatura. Nytrox è emerso come la soluzione al problema.

Quando il team ha iniziato a lavorare sul motore lo scorso semestre primaverile, l'entusiasmo di condurre i test idrostatici della nave cisterna dell'ossidante a terra si è rapidamente trasformato in frustrazione poiché il team non disponeva di un luogo sicuro per i test.

Il caposquadra Vignesh Sella ha dichiarato:"Avevamo programmato di condurre il test presso la struttura di collaudo dei motori a reazione in pensione dell'aeroporto di Willard, U of I. Ma il Dipartimento di ingegneria aerospaziale ha interrotto tutti i test fino a quando i requisiti di sicurezza non sarebbero stati soddisfatti".

Sella ha detto che all'inizio erano sfiduciati, ma si sono radunati creando una riunione di revisione della sicurezza insieme a un altro gruppo di studenti missilistici per esaminare le loro opzioni.

"A seguito di quell'incontro, abbiamo escogitato un piano per portare avanti il ​​progetto. Il team ibrido ha valutato rigorosamente le nostre procedure di sicurezza, e ha fatto revisionare il nostro lavoro dal Dr. Dassou Nagassou, il responsabile del laboratorio di ricerca aerodinamica. È diventato per noi una grande risorsa, e un mentore molto utile."

Sella e Andrew Larkey si sono anche rivolti alla Purdue University per attingere alla loro vasta esperienza nel campo della propulsione a razzo. Si sono messi in contatto con Chris Nielson, uno studente laureato e responsabile di laboratorio alla Purdue. Hanno fatto revisioni preliminari del progetto al telefono e alla fine sono stati invitati a condurre i loro test idrostatici e a flusso freddo presso i Zucrow Laboratories di Purdue, una struttura dedicata al test della propulsione a razzo con diversi esperti del settore in loco.

"Abbiamo inviato alcuni dei membri lì per esplorare la posizione e prendere appunti prima di portare l'intera squadra lì per un test, " disse Sella. "Questi incontri, relazioni, e avanza, sebbene possano sembrare lisci e facili da stabilire, erano difficili e difficili da raggiungere. È stato un grande sollievo per noi avere il supporto del dipartimento, un esperto di recipienti a pressione come nostro mentore, e Zucrow Laboratories a disposizione del nostro team."

L'estratto esteso, che il team aveva presentato molto prima alla conferenza AIAA Propulsion and Energy, presumeva che il motore sarebbe stato assemblato e testato prima dell'inizio del processo di documentazione. Il leader del team Vignesh Sella ha dichiarato di voler documentare i dati dei test, ma ha dovuto cambiare tattica a marzo. Il passaggio del campus alle lezioni solo online ha anche ridotto tutte le attività di persona, compresi quelli delle organizzazioni studentesche registrate come l'ISS.

"Poiché le interruzioni causate dal COVID-19 ci hanno richiesto di lavorare da remoto, abbiamo orientato il documento concentrandoci sulla documentazione dei processi di progettazione e delle decisioni che abbiamo preso per il motore. Questo ci ha permesso di lavorare in remoto e completare un documento che non era troppo lontano dall'abstract originale. I nostri membri, alcuni dei quali internazionali, si sono incontrati su Zoom e Discord per lavorare insieme virtualmente sulla carta, su cinque fusi orari, " disse Sella.

Sella ha detto che lui e l'intero team sono orgogliosi di ciò che hanno realizzato e stanno "tornando questo autunno con una vendetta".

L'Illinois Space Society è un tecnico, professionale, e organizzazione studentesca di sensibilizzazione scolastica presso l'U of I nel Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale. La società è composta da 150 membri attivi. Il team del motore a razzo ibrido era composto da 20 membri ed è uno dei cinque progetti tecnici all'interno della ISS. Il progetto è iniziato nel 2013 con l'obiettivo di costruire un motore a razzo ibrido sottoscala prima di passare a un motore a grandezza naturale. Il motore a razzo ibrido sottoscala è stato costruito con successo e lanciato a caldo nell'estate del 2018, ottenendo i risultati positivi dei test necessari per passare alla progettazione e alla produzione di un motore su vasta scala.

"Dopo che il motore ha completato i suoi test, il prossimo compito sarà l'integrazione del motore nel veicolo a razzo, "Ciò richiederà il montaggio di componenti hardware di volo chiave all'interno dei vincoli geometrici di un tubo del corpo del razzo e il fissaggio strutturale del motore al veicolo".

Nel giugno 2021, il razzo sarà trasportato allo Spaceport America in Truth or Consequences per il suo primo lancio.

La carta, "Sviluppo di un motore a razzo ibrido Nytrox-Paraffin, " è stato pubblicato nel Forum AIAA per la propulsione e l'energia 2020 .