学生スペースショット ロケット クラブ — パート 1 (アメリカ)

米国における液体ロケット エンジンの推進力とスペース ショットの学生の取り組みに関する調査

ここ数年、世界中の高校や大学で液体推進と宇宙ショット ロケット クラブが登場しました。これらのクラブでは、液体推進剤を使用したロケットの設計、製造、およびテストを学生に実践的に体験させます。これらのクラブの中で最もよく知られているのは、おそらくマサチューセッツ工科大学 (MIT) のクラブでしょう。 MIT ロケット チームは 50 年以上にわたって活動しており、高度 30 km を超える最近のロケットを含め、多くの成功したロケットを打ち上げてきました。他の注目すべきクラブには、スタンフォード大学、南カリフォルニア大学、パデュー大学のクラブが含まれます。これらのクラブでは、学生は工学の最先端分野について学ぶことができます。また、航空宇宙工学やその他の関連分野でのキャリアに関心のある人にも道を提供します。

MASA at UMich

ミシガン州の学生ロケット チームは MASA です。エンジニアは、学際的なアプローチを使用して液体燃料ロケットを設計、構築、および打ち上げるために集められます。 MASA は 7 つのサブチームに分かれており、チーム メンバーはエンジニアリング、ビジネス、アウトリーチ、リーダーシップのスキルを磨くことができます。チームとして、MASA はミシガン州を新たな高みへと引き上げるために取り組んでいます!

masa.engin.umich.edu

クレメンタイン ロケットは、MASA によって単段の超音速ロケットとして設計されました。圧力供給ケロロックス システムに加えて、クレメンタインは継ぎ目溶接されたステンレス鋼推進剤タンク、高度なアビオニクス、複合エアロストラクチャなどを特徴としています。高さ 20 フィート、直径 10.5 インチを超える、米国で最大の学生製ロケットです。

南カリフォルニア大学ロケット推進研究所 (USCRPL)

USCRPL は、ゼロからロケットを作ることに着手し、完全に学生によって設計および製造されたロケット (Traveller IV) の打ち上げと回収に成功した世界で最初の学生組織でした。 100 キロメートル (328,084 フィート) に位置するカルマン線は、空間の国際的な境界です。ラボは現在、大気の内外でより野心的な目標を掲げて前進しています。

直径 8 インチのビークルであるトラベラー IV は、2019 年の春にスペースポート アメリカから打ち上げられました。16,500 フィートの不確実性で 339,800 フィートの遠地点に到達し、学生が設計したビークルが到達した最高高度の記録を打ち立てました。歴史;また、90% の自信を持ってカルマン ラインを越えた、学生が製造した最初の完全に設計された車両でもあります。

www.uscrpl.com

トラベラー IV のフィンの前縁は過度の加熱を示しており、塗装は完全に焼け落ちていました。さらに、ロケットが飛行の最初の数秒間振動しているように見えたため、飛行軌道の欠陥がパッドからすぐに観察されました。この現象の原因は不明です。最も可能性の高い説明は、飛行後に観察された損傷によって引き起こされたということです。回収システムの展開により、機体は穏やかに着陸し、アビオニクス ユニットは遠地点高度を決定するいくつかの機器にデータを記録することに成功しました。

彼らは歴史的な取り組みをカバーするドキュメンタリーさえ持っています.

MITロケットチーム

MIT ロケット チームは、宇宙探査の可能性を最大限に引き出すことを使命として、大学レベルのロケット開発の最前線に立っています。約 100 人の学部生がチームを構成し、宇宙に到達するロケットを製造し、その間に可能な限り多くのことを学び、ロケット工学の経験を共有しています。

チームは 2014 年に発足し、それ以来 30,000 フィートを超えています。毎年、彼らは既製の部品の使用を減らし、宇宙に到達する方法についてより多くを学んでいます。

rocketry.mit.edu

液体ロケットエンジンの設計、製造、およびテストに加えて、液体推進チームは、テストに必要なすべてのテストインフラストラクチャとフィードシステムも製造しています。チーム メンバーはキャンパス内ですべてのコンポーネントを製造します。我々は最近、高温燃焼の準備が整ったヒートシンク 1.6 kN エタノール/LOX エンジンの製造を完了し、現在、再生冷却灯油/LOX エンジンを設計しています。

彼らは、チームの活動の一部を示すビデオを作成しました。

SEDS UC サンディエゴ

UCSD の SEDS は、次世代の宇宙探査と産業開発を推進するという単純な使命を表しています。これらの学生は、地球上で最も優秀で意欲的な学生の一部です。革新的なエンジニアリングの進歩とビジネス開発を通じて、SEDS は可能と見なされるものの境界を押し広げます。宇宙産業を前進させる研究を行いながら、業界レベルのロケット プロジェクトを開拓し、エンジニアリングとビジネスの両方の分野でリーダーを育成しています。

SEDS UCSD 推進チームは、大学と業界の両方で推進技術の限界を押し広げることに重点を置いています。このチームは、初の付加製造ロケット エンジンの高温焼成 (Tri-D) や初の付加製造ロケット エンジンの飛行 (Ignus I) など、初の実績を残しています。

Ignus II Hot-fire が YouTube で公開されました。

次世代のロケット エンジンであるネファスは現在、推進チームによって設計および検証されています。

www.sedsucsd.org

Nephas ロケット エンジンは、銅超合金から付加的に製造された、スロットリング、推力偏向、再利用可能、再起動可能、圧力供給型の LOX-LCH4 ロケット エンジンです。車両との統合を最小限に抑えた完全なスタンドアロン パッケージとして動作するように設計された Nephas は、Odyssey と Halya の両方を推進します。

サンディエゴ州立大学ロケット プロジェクト

サンディエゴ州立大学の学生によって設立された SDSU ロケット プロジェクトは、液体ロケットと固体ロケットの設計、製造、打ち上げを行っています。実践的なエンジニアリング経験を提供することにより、メンバーの技術的および専門的スキルを開発しながら、革新的な航空宇宙システムを作成することを目指しています。この使命は、大学工学の最前線で複雑なロケットを構築する SDSU ロケット プロジェクトの動機となっています。

今年の時点で、進行中のプロジェクトである Kármán San Diego が仮想的に設計されています。

www.sdsurocketproject.org

カルマン サンディエゴ (KSD) は、従来のロケット競技会に参加していません。ベース 11 の液体から宇宙へのチャレンジに基づいて、ロケット プロジェクトはより達成可能な目標を達成するために着手しました。それは、液体ブースター ステージと固体サステナ セカンド ステージを利用して、2 つのステージを通じて宇宙に到達することです。彼らは現在、宇宙に到達するための 3 つのステップの 1 つである KSD のブースター段階に取り組んでいます。最初のステージを検証した後、次の 2 回の打ち上げでは、質量シミュレーターに続いて実空間でのショットが行われます。カルマン サンディエゴが成功すれば、大学レベルで液体ロケットを使用して宇宙に到達する最初のロケットとなります。

SDSU Rocket Project は、YouTube でプロモーション ビデオを公開しています。

ウォータールーロケット

2009 年に設立された Waterloo Rocketry は、ウォータールー大学の工学、科学、数学の学生設計チームです。現在、約50名の会員がいます。毎年 6 月にニュー メキシコ州のスペースポート アメリカで、インターカレッジ ロケット エンジニアリング コンペティション用に目標高度 30,000 フィートまでのロケットを製造、打ち上げ、設計しています。

チームの主な目的は、研究、設計、分析、製作、テストなど、工学設計のあらゆる側面について学生に実践的な学習体験を提供することです。

www.waterloorocketry.com

スペースポート アメリカ カップ (SAC) 2022 での長い 1 週間の結果、SAC の審査員から当社の技術的成果の一部が表彰されたことを誇りに思います。 Reefing Recovery System の設計と特性評価に関する表彰台でのプレゼンテーションで Jim Furfaro Award for Technical Excellence を受賞しただけでなく、SDL Payload Challenge で Most Professional Looking Payload を獲得しました!

Waterloo Rocketry は、YouTube で Liquid Engine Static Fire を公開しました。

学生が設計し、研究した新しい液体ロケット エンジンが、ウォータールーロケットの新しい試験場で初めて発射されました。エタノールと亜酸化窒素を動力源とするこのエンジンは、Waterloo Rocketry が液体エンジンを開発する最初のステップです。 2022 年から、ロケットの動力源となります。

Waterloo Rocketry では、ANSYS シミュレーション ソフトウェアを使用して、ロケット コンポーネントが飛行中に受ける複雑な構造、振動、および熱負荷をシミュレートしています。その結果、設計を迅速に繰り返し、より軽量で効率的な部品を開発できます。

ロケットのエンジン セクションでは、ANSYS の熱シミュレーションとトポロジー最適化機能を利用して、3D プリントされたインコネル ロケット ノズル「Ghost Pepper」を設計しました。従来のグラファイトノズルに比べ大幅な軽量化を実現し、2326℃の排ガスにも対応。

彼らは YouTube で Ghost Pepper Static Fire を公開しました。

高度ロケット推進協会 (SARP UW)

高度ロケット推進協会 (SARP) であるワシントン大学では、学生が最高出力のロケットを設計および製造しています。彼らの最初の液体二元推進剤ロケットであるパシフィック インパルスの打ち上げが予定されており、FAR のドル パー フィート チャレンジ (DPF) で競争する予定です。以前は、Experimental Sounding Rocket Association (ERSA) が主催する Intercollegiate Rocket Engineering Competition (IREC) に他の 95 チームと共に参加していました。 2019 年、彼らは 30,000 フィートのカテゴリーで 1 位になり、Spaceport America Cup で優勝しました。

現在、パシフィック インパルスのサイズは直径 8 インチ、高さ 20 フィートです。乾燥重量は 160 ポンド、湿重量は 190 ポンドです。約 1200 lbf の平均推力がロケットの O クラス モーターによって生成されます。このモーターは 75% のエタノール/水を燃料とし、亜酸化窒素で酸化され、ヘリウムで加圧されます。

sites.uw.edu/sarpatuw

スラスト チャンバー アセンブリは、いくつかのコンポーネントで構成されています。これらには、アルミニウム燃焼室、ピントル インジェクター、フェノール プレ燃焼器、ロケット キャンディー イグナイター、グラファイト円錐ノズルが含まれます。

ペイロードは、降下するロケットと連絡を取り合い、近くを飛行する自律型ドローンで構成されます。ドローンには、飛行中にデータを収集するためのカメラが含まれます。

彼らは誇大広告のビデオと一緒に YouTube でインジェクター取引調査を公開しました。

ポートランド州立航空宇宙協会 (PSAS)

ポートランド州立航空宇宙協会は、超低コストのオープンソース ロケット、液体燃料ロケット エンジン、衛星の製造に加えて、すべてのオープンソース技術開発を維持しています。航空宇宙産業には、歴史的に重要なサイロが存在し、高度に保護された独自技術を生み出しています。

LV4 (Launch Vehicle 4) は 2 番目のロケットで、Base 11 チャレンジの勝利を目指します。宇宙の果てに到達すると、大学が製造した最初の液体燃料ロケットとして歴史に残ることになります。

'

www.pdxaerospace.org

目的に応じて、エンジンは Python スクリプトを使用して手続き的にアルミニウム、プラスチック、またはスチールで印刷されます。 2.2kn を出力する 14,000 スケールの現在のバージョンは、アルミニウムで印刷されており、「ホットファイア」テストが間もなく開始されます。目標を達成するには、LV4 には 6kn エンジンが必要です。エンジンはステンレス鋼から 3D プリントされます。

PSAS の哲学は、すべての人が必要とされるということです。エンジニア、数学者、化学者、ソフトウェア開発者がいますが、チームにはプロジェクト マネージャー、デジタル アーティスト、間もなくマーケティングの専門家になる人もいます。これはビジネスライクな組織であり、宇宙産業の支援に関心のある方なら誰でも貢献できます。彼らには、州全体、およびあらゆる研究分野からの寄稿者がいます。

彼らは、YouTube でオリエンテーション ビデオを公開しました。

パデュー宇宙計画

PSP の使命は、学生が宇宙探査の革新を行えるようにすることですが、彼らの仕事は学問を超えています。

Boomie Zoomie は、PSP Liquids の学生が設計および開発したロケットです。これは、45,000 フィートに到達し、2017 ～ 2019 年の FAR MARS 液体ロケット コンペティションの要件を満たす、パデュー大学の学生によって完全に設計された最初の液液ロケットです。

purdueseds.space

彼らは AIAA ジャーナルに液体酸素、液体メタン観測ロケット、打ち上げインフラの学生開発と呼ばれる論文を発表しました。

彼らはまた、長年にわたる進歩を紹介する多くのビデオを作成しました。パデュー宇宙計画のための史上初の液体メタン ロケットのように。

そして、ブーミー ズーミー ホットファイア 1。

900 lbf の推力と 500 psi のタンク圧力を備えたメタロックス ロケットであるブーミー ズーミー B は、パデュー大学の学生によって設計および製造されました。 2022 年 3 月、彼らはモハベ砂漠を訪れ、FAR-Mars コンテストの一環として Boomie Zoomie B を打ち上げました。彼らは無事にロケットを回収し、リサイクルして、もう一度打ち上げました。

パデュー宇宙計画は、液体メタン ロケットを 1 週末に 2 回打ち上げることに成功しました。

学生であることはなんて素晴らしい時間でしょう。これらのクラブでは、学生は工学の最先端分野について学ぶことができます。また、航空宇宙工学やその他の関連分野でのキャリアに関心のある人にも道を提供します。これらのプログラムは、宇宙探査の分野で実践的な経験を積む機会を世界中の学生に提供しています。これらのプログラムの助けを借りて、次世代の宇宙飛行士、エンジニア、科学者が私たちをさらに宇宙に連れて行くのを見るかもしれません.

第 2 部では、世界中の他の学生ロケット クラブを紹介します。

著者について

私はデータ サイエンティスト、アマチュア ロケット サイエンティスト、インディー ゲーム開発者です。余暇には、 Meco Rocket Simulatorに取り組んでいます。これは、液体ロケット エンジンを設計、構築、テストできる、現実的な物理ベースのゲームです。

こちらにも掲載