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item引领创新太空研究!这个瑞士学生团队太牛了

  2021年10月27日  

  你能相信吗?一群来自瑞士的学生团队,居然能够独立完成一个高难度的太空探索项目——发明并发射混合式火箭。

  瑞士的大学生团队,经常会做一些具有前瞻性的并且引人瞩目的实践项目,而 item 乐于为这样的创新开拓者提供支持。比如,之前我们说到过的地震搜救机器人、除草机器人和适用于外太空的建筑机器人,都是瑞士的学生团队开发的。

  这次,来自瑞士德语区的太空旅行学生联合协会 ARIS 启动了一个让人兴奋的新型太空探索项目——开发适用于发射和跟踪解决方案的混合式火箭。

  ARIS 由苏黎世联邦理工学院的 15 名学生创立,目前已经扩大到150 名成员,均来自不同的大学和研究项目,秉持着 ARIS 作为“成长的空间”的理念而共同努力。

  苏黎世联邦理工学院机械工程硕士兼 ARIS 项目经理 Xeno Meienberg 对这个协会的期待是:“我们并不看重你能做什么,我们关心的是你正在学什么以及打算如何拓展自己的思维。”

  混合式火箭

  摆脱重力影响

  作为 PICCARD 太空研究项目的一部分,目前有 50 名学生负责混合式火箭的开发工作。项目以瑞士科学家奥古斯特·皮卡德(Auguste Piccard)的名字命名,因为他是在 1931 年第一个进入平流层的人。

  开发混合式火箭的目的是利用这枚长 6 米、重 100 多公斤的火箭将有效载荷顺利地发射至约 9.6 千米的太空中,以便在那里开展科学试验。有效载荷是一个声学装置,它可以靠声波使小型物体漂浮起来。团队想验证,在火箭发射的高重力作用下以及当火箭到达预期高度的微重力作用下,小型物体是否都能漂浮。如果后者可以实现,那他们就能在失重条件下开展实验了。

  众多机械工程师、电气工程师、物理学家、数学家和商学院的学生都参与了 PICCARD 项目。“我们团队是跨学科的,非常强大,因此不同专业的学生可以学习如何与其他专业的同事有效合作。”

  与此同时,还有另一个 DAEDALUS 项目也在有条不紊地进行,项目共有 6 名学生,专门负责开发火箭推进系统。混合式火箭采用多相燃料和氧化剂,而不是固体推进剂。项目经理解释说:“我们用糖(山梨糖醇)、石蜡和铝组成的简单混合物作为燃烧燃料。当然氧气也是必须的——我们使用了一氧化二氮。”由于这些物质混合后可能产生危险的混合物,因此我们将一氧化二氮存储在一个加压罐中,与燃料分开,这样就能确保 PICCARD 火箭高度的安全性。

  “我们团队是跨学科的,非常强大,因此不同专业的学生可以学习如何与其他专业的同事有效合作。”

  型材技术

  解决多用框架

  混合式火箭必须注满一氧化二氮才能发射。为了保护所有的参与者,学生们开发了一种特殊的结构,可以在远处为火箭注满一氧化二氮。“在火箭发射前,远程加注站就设置在火箭的附近。然后,我们在远处通过电子方式远程控制加注站。” 这种独特的开发大大提高了火箭发射的安全性。

  加注站的结构框架高 2 米、宽约 1.5 米,全部使用了 item 的型材技术。“这是我们第一次与 item 合作,不过,ETH Zurich的其他项目团队对 item 的型材反馈很好,因此我们认为 item MB 工业铝型材装配系统是我们最好的选择。”Meienberg 说道。item Engineeringtool 可以用于工程设计,项目团队的工程师对它直观的界面和智能功能留下了深刻的印象。

  在发射前,火箭追踪器放在离混合式火箭 500 米远的地方,以方便监控。“火箭上有一个追踪装置,可以提供关于火箭当前位置的信息。” 追踪器(高 1.9 米)会接受追踪装置发出的信号。此外,item 的型材还用来搭建追踪器盒的框架(尺寸为 30×30×40 cm)。如果再加一个追踪器,就可以推断出火箭在三维空间中的状态。

  团队对这些坚固的型材所具有的材料特性留下了深刻的影响:“它们的稳定性非常好。因为我们发射火箭的地点比较特殊,一般是在瑞士的沙漠或山区,因此框架的稳定性至关重要。”

  在该项目中,型材的模块化设计也发挥了关键作用,项目结束后,团队还可以重新利用这些型材。也可以反复修改这些结构,扩展或更改结构都很方便。这对这种特殊的应用来说非常实用,并且具有高度的可持续性。

  它们的稳定性非常好。因为我们发射火箭的地点比较特殊,一般是在瑞士的沙漠或山区,因此框架的稳定性至关重要。

  在太空研究领域,很多青年人才在活力满满的国际舞台上大显身手。通过比赛,学生们也有机会了解他们应该如何与其他团队竞争。

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