Une enquête sur la propulsion par moteur de fusée liquide et les efforts des étudiants en tir spatial aux États-Unis Au cours des dernières années, la propulsion liquide et les clubs de fusées spatiales ont fait leur apparition dans les lycées et les collèges du monde entier. Ces clubs donnent aux étudiants une expérience pratique de la conception, de la construction et des tests de fusées utilisant des propergols liquides. Le plus connu de ces clubs est probablement celui du Massachusetts Institute of Technology (MIT). La MIT Rocket Team existe depuis plus de 50 ans et a lancé de nombreuses fusées à succès, dont une récente qui a atteint une altitude de plus de 30 km. D'autres clubs notables incluent ceux de l'Université de Stanford, de l'Université de Californie du Sud et de l'Université Purdue. Ces clubs permettent aux étudiants de découvrir un domaine d'ingénierie de pointe. Ils offrent également une voie aux personnes intéressées par des carrières en génie aérospatial et dans d'autres domaines connexes. MASA à l'UMich L'équipe étudiante de fusées du Michigan est MASA. Les ingénieurs sont réunis pour concevoir, construire et lancer des fusées à carburant liquide en utilisant une approche multidisciplinaire. MASA est divisé en sept sous-équipes, permettant aux membres de l'équipe de développer leurs compétences en ingénierie, en affaires, en sensibilisation et en leadership. En équipe, MASA travaille pour amener le Michigan vers de nouveaux sommets ! masa.engin.umich.edu La fusée Clémentine a été conçue par MASA comme une fusée-sonde supersonique à un étage. En plus de son système Kerolox alimenté sous pression, Clementine comprend des réservoirs de propulseur en acier inoxydable soudés, une avionique avancée, des aérostructures composites, etc. C'est la plus grande fusée construite par des étudiants aux États-Unis, mesurant plus de 20 pieds de haut et 10,5 pouces de diamètre. https://youtu.be/2v1LnBObIhM?embedable=true Laboratoire de propulsion de fusée de l'Université de Californie du Sud (USCRPL) Ayant entrepris de construire une fusée à partir de zéro, l'USCRPL a été la première organisation étudiante au monde à réussir à lancer et à récupérer une fusée (Traveller IV) entièrement conçue et fabriquée par des étudiants. La ligne Karman, située à 100 kilomètres (328 084 pieds), est une frontière internationale de l'espace. Le laboratoire va maintenant de l'avant avec des objectifs plus ambitieux à l'intérieur et au-delà de notre atmosphère. Un véhicule de 8 pouces de diamètre, Traveler IV a été lancé depuis Spaceport America au printemps 2019. Il a atteint un apogée de 339 800 pieds avec une incertitude de 16 500 pieds, établissant le record de l'altitude la plus élevée jamais atteinte par un véhicule conçu par des étudiants en l'histoire; c'est aussi le premier véhicule entièrement conçu et construit par des étudiants à franchir la ligne Kármán avec une confiance de 90 %. www.uscrpl.com Les bords d'attaque des ailerons du Traveler IV montraient un échauffement excessif et la peinture était complètement brûlée. De plus, des imperfections dans la trajectoire de vol ont été observées immédiatement à la sortie du pad, car la fusée a semblé osciller pendant les premières secondes de vol. On ne sait pas ce qui a causé ce phénomène; l'explication la plus probable est qu'elle a été causée par des dommages constatés après le vol. Le déploiement du système de récupération a permis au véhicule d'atterrir en douceur et l'unité avionique a enregistré avec succès des données sur plusieurs instruments qui détermineraient l'altitude d'apogée. Ils ont même un documentaire couvrant leur effort historique. https://youtu.be/72VkAoYt8mk?embedable=true Équipe de fusée du MIT Avec pour mission de pousser l'exploration spatiale à son plus haut potentiel, l'équipe Rocket du MIT est à l'avant-garde du développement de fusées à sondage collégial. Une centaine d'étudiants de premier cycle composent l'équipe, qui construit des fusées pour atteindre l'espace, en apprenant le plus possible et en partageant notre expérience en matière de fusées. L'équipe a été lancée en 2014 et a grimpé à plus de 30 000 pieds depuis lors. Chaque année, ils utilisent moins de pièces standard et en apprennent davantage sur la façon d'atteindre l'espace. rocketry.mit.edu Outre la conception, la fabrication et les tests de moteurs de fusée à liquide, leur équipe de propulsion liquide fabrique également toutes les infrastructures de test et les systèmes d'alimentation nécessaires pour les tests. Les membres de l'équipe fabriquent tous les composants sur le campus. Nous avons récemment terminé la fabrication d'un moteur éthanol/LOX à dissipateur thermique de 1,6 kN prêt pour le feu chaud, et nous concevons actuellement un moteur kérosène/LOX refroidi par régénération. Ils ont réalisé une vidéo qui montre certaines des activités de l'équipe. https://youtu.be/nP_4IuiQ1XM?embedable=true SEDS UC San Diego SEDS à l'UCSD représente la mission simple de faire progresser la prochaine génération d'exploration spatiale et de développement de l'industrie. Ces étudiants sont parmi les étudiants les plus brillants et les plus motivés de la planète. Grâce à des avancées techniques innovantes et au développement commercial, SEDS repousse les limites de ce qui est considéré comme possible. Tout en effectuant des recherches qui font avancer l'industrie spatiale, ils sont les pionniers des projets de fusées au niveau de l'industrie et cultivent des leaders dans les domaines de l'ingénierie et des affaires. L'équipe de propulsion SEDS UCSD s'attache à repousser les limites de la technologie de propulsion à la fois au niveau collégial et dans l'industrie. L'équipe a une histoire éprouvée de premières, telles que le premier moteur-fusée fabriqué de manière additive à être tiré à chaud (Tri-D) et le premier moteur-fusée fabriqué de manière additive à voler (Ignus I). Ignus II Hot-fire a été publié sur YouTube. https://youtu.be/ddH0S3rseSs?embedable=true Un moteur-fusée de nouvelle génération, Nephas, est actuellement conçu et vérifié par l'équipe Propulsion. www.sedsucsd.org Le moteur-fusée Nephas est un moteur-fusée LOX-LCH4 à étranglement, à vecteur de poussée, réutilisable, redémarrable, alimenté en pression, fabriqué à partir de superalliage de cuivre de manière additive. Conçu pour fonctionner comme un ensemble autonome complet avec une intégration minimale avec son véhicule, Nephas propulsera à la fois Odyssey et Halya. Projet de fusée de l'Université d'État de San Diego Fondé par des étudiants de l'Université d'État de San Diego, le SDSU Rocket Project conçoit, construit et lance des fusées liquides et solides. En offrant une expérience pratique en ingénierie, ils visent à développer les compétences techniques et professionnelles des membres tout en créant des systèmes aérospatiaux innovants. Cette mission motive le SDSU Rocket Project à construire des fusées complexes à la pointe de l'ingénierie collégiale. Depuis cette année, Kármán San Diego, leur projet en cours, est conçu virtuellement. www.sdsurocketproject.org Kármán San Diego (KSD) ne participe pas à une compétition de fusées traditionnelles. Basé sur le défi du liquide vers l'espace Base 11, Rocket Project s'est fixé pour objectif d'atteindre un objectif plus réalisable : atteindre l'espace en deux étapes, en utilisant un étage de rappel liquide et un deuxième étage de soutien solide. Ils travaillent actuellement sur l'étape de rappel de KSD, qui est l'une des trois étapes qui nous aideront à atteindre l'espace. Après validation de la première étape, les deux prochains lancements seront un simulateur de masse suivi d'un véritable tir spatial ! Si Kármán San Diego réussit, elle deviendra la première fusée à atteindre l'espace en utilisant une fusée liquide au niveau collégial. Le projet SDSU Rocket a une vidéo promotionnelle sur YouTube. https://youtu.be/Si10u2-gs6Q?embedable=true Fusée de Waterloo Fondée en 2009, Waterloo Rocketry est une équipe de conception étudiante en génie, en sciences et en mathématiques à l'Université de Waterloo. Ils comptent actuellement une cinquantaine de membres. Chaque mois de juin, à Spaceport America, au Nouveau-Mexique, ils construisent, lancent et conçoivent des fusées à une altitude cible de 30 000 pieds pour l'Intercollegiate Rocket Engineering Competition. L'objectif principal de l'équipe est de fournir aux étudiants une expérience d'apprentissage pratique dans tous les aspects de la conception technique, y compris la recherche, la conception, l'analyse, la fabrication et les essais. www.waterloorocketry.com À la suite d'une longue semaine à la Spaceport America Cup (SAC) 2022, ils sont fiers d'avoir reçu des prix des juges du SAC pour certaines de nos réalisations techniques. En plus de remporter le prix Jim Furfaro pour l'excellence technique pour leur présentation sur le podium sur la conception et la caractérisation du système de récupération de ris, ils ont également remporté le SDL Payload Challenge pour la charge utile la plus professionnelle ! Waterloo Rocketry a publié son Liquid Engine Static Fire sur YouTube. https://youtu.be/zRoR-EW0NYI?embedable=true Un nouveau moteur de fusée à liquide conçu et recherché par des étudiants a été lancé pour la première fois sur le nouveau site d'essai de Waterloo Rocketry. Alimenté par de l'éthanol et de l'oxyde nitreux, ce moteur est la première étape de Waterloo Rocketry dans le développement de moteurs liquides. À partir de 2022, il alimentera leurs fusées. Waterloo Rocketry utilise le logiciel de simulation ANSYS pour simuler les charges structurelles, vibratoires et thermiques complexes que nos composants de fusée subissent pendant le vol. En conséquence, nous pouvons rapidement parcourir les conceptions et développer des pièces plus légères et plus efficaces. Pour la section moteur de leur fusée, ils ont utilisé les simulations thermiques ANSYS et les fonctionnalités d'optimisation de la topologie pour concevoir leur tuyère de fusée Inconel imprimée en 3D, "Ghost Pepper". Par rapport à notre buse en graphite précédente, elle est nettement plus légère et peut gérer les gaz d'échappement à 2326°C. Ils ont publié le Ghost Pepper Static Fire sur YouTube. https://youtu.be/pTEnzSuGnm4?embedable=true Société pour la propulsion avancée des fusées (SARP UW) À l'Université de Washington, la Society for Advanced Rocket Propulsion (SARP), les étudiants conçoivent et construisent des fusées de la plus haute puissance. Leur première fusée bi-propulseur liquide, Pacific Impulse, doit être lancée, et ils prévoient de participer au FAR Dollar Per Foot Challenge (DPF) avec elle. Auparavant, ils avaient participé à l'Intercollegiate Rocket Engineering Competition (IREC) organisé par l'Experimental Sounding Rocket Association (ERSA) avec 95 autres équipes. En 2019, ils se sont classés premiers dans la catégorie 30 000 pieds et ont remporté la Spaceport America Cup. À l'heure actuelle, Pacific Impulse mesure 8 pouces de diamètre et 20 pieds de haut. Il pèse 160 livres sec et 190 livres humide. Une poussée moyenne d'environ 1200 lbf sera produite par le moteur de classe O de la fusée, qui est alimenté par 75% d'éthanol/eau, oxydé par l'oxyde nitreux et pressurisé par l'hélium. sites.uw.edu/sarpatuw Plusieurs composants composent l'ensemble de la chambre de poussée. Il s'agit notamment d'une chambre de combustion en aluminium, d'un injecteur d'attelage, d'un pré-combusteur phénolique, d'un allumeur de bonbons fusée et d'une buse conique en graphite. La charge utile consistera en un drone autonome qui reste en contact et vole à proximité de la fusée descendante. Le drone contiendra une caméra pour collecter des données tout au long du vol. Ils ont publié leur étude sur le commerce des injecteurs sur YouTube avec une vidéo à la mode. https://youtu.be/mzAkiICZiSE?embedable=true https://youtu.be/eL33axvlka0?embedable=true Société aérospatiale de l'État de Portland (PSAS) En plus de construire des fusées open source à très bas coût, des moteurs de fusée à carburant liquide et des satellites, la Portland State Aerospace Society maintient tous les développements technologiques open source. Dans l'industrie aérospatiale, il existe des silos historiquement importants, créant des technologies propriétaires hautement protégées. LV4 (Launch Vehicle 4) est leur deuxième fusée, qui vise à remporter le défi Base 11. En atteignant les limites de l'espace, elle entrerait dans l'histoire en tant que première fusée à carburant liquide construite par une université. ' www.pdxaerospace.org En fonction de leur objectif, leurs moteurs sont imprimés en aluminium, en plastique ou en acier de manière procédurale à l'aide d'un script Python. La version actuelle, qui produira 2,2 kn et est à l'échelle 14 000, a été imprimée en aluminium et les tests « à chaud » commenceront bientôt. Pour atteindre leurs objectifs, LV4 aura besoin d'un moteur 6kn. Le moteur sera imprimé en 3D en acier inoxydable. La philosophie de PSAS est que tout le monde est nécessaire. Il y a des ingénieurs, des mathématiciens, des chimistes et des développeurs de logiciels, mais ils ont aussi des chefs de projet, des artistes numériques et de futurs experts en marketing dans leur équipe. Il s'agit d'une organisation de type commercial, et toute personne intéressée à aider l'industrie spatiale est invitée à y contribuer. Ils ont des contributeurs de partout dans l'État et de tous les domaines d'études. Ils ont publié une vidéo d'orientation sur YouTube. https://youtu.be/Td8eZCaVhgw?embedable=true Programme spatial Purdue La mission de PSP est de donner aux étudiants les moyens d'innover dans l'exploration spatiale, mais leur travail va au-delà des universitaires. Boomie Zoomie est une fusée conçue et développée par des étudiants de PSP Liquids. Il s'agit de la première fusée liquide-liquide entièrement conçue par des étudiants de Purdue à atteindre 45 000 pieds et à répondre aux exigences de la FAR MARS Liquid Rocket Competition 2017-2019. espace purduseds Ils ont publié un article intitulé dans une revue de l'AIAA. Student Development of a Liquid Oxygen, Liquid Methane Sounding Rocket and Launch Infrastructure Ils ont également réalisé de nombreuses vidéos montrant leurs progrès au fil des ans. Comme la toute première fusée à méthane liquide pour le programme spatial Purdue. https://youtu.be/4hCYp-smbEQ?embedable=true Et le Boomie Zoomie Hotfire 1. https://youtu.be/NQEti3GFIXU?embedable=true Une fusée Methalox avec une poussée de 900 lbf et une pression de réservoir de 500 psi, Boomie Zoomie B a été conçue et construite par des étudiants de l'Université Purdue, où SEDS (Students for Exploration and Development of Space) a le plus grand chapitre du pays. En mars 2022, ils se sont rendus dans le désert de Mojave et ont lancé Boomie Zoomie B dans le cadre du concours FAR-Mars. Ils ont récupéré la fusée en toute sécurité, l'ont recyclée et l'ont lancée à nouveau. Le programme spatial Purdue a réussi à lancer sa fusée à méthane liquide deux fois en un week-end. https://youtu.be/gIdVV04Bm6Y?embedable=true Quel moment incroyable pour être étudiant. Ces clubs permettent aux étudiants de découvrir un domaine d'ingénierie de pointe. Ils offrent également une voie aux personnes intéressées par des carrières en génie aérospatial et dans d'autres domaines connexes. Ces programmes donnent aux étudiants du monde entier la chance d'acquérir une expérience pratique dans le domaine de l'exploration spatiale. Avec l'aide de ces programmes, nous pourrions voir la prochaine génération d'astronautes, d'ingénieurs et de scientifiques qui nous emmènera encore plus loin dans le cosmos. Restez à l'écoute pour la partie 2, où nous explorerons d'autres clubs de fusées étudiants du monde entier. A propos de l'auteur Je suis Data Scientist, Amateur Rocket Scientist et Indie Game Developer. Pendant mon temps libre, je travaille sur - Un jeu réaliste basé sur la physique où vous pouvez concevoir, construire et tester des moteurs de fusée à propergol liquide. Meco Rocket Simulator Également publié ici
