Uma pesquisa sobre a propulsão do motor de foguete líquido e os esforços dos estudantes de tiro espacial nos EUA Nos últimos anos, clubes de propulsão líquida e foguetes espaciais surgiram em escolas e faculdades em todo o mundo. Esses clubes oferecem aos alunos experiência prática em projetar, construir e testar foguetes usando propelentes líquidos. O mais conhecido desses clubes é provavelmente o do Massachusetts Institute of Technology (MIT). O MIT Rocket Team existe há mais de 50 anos e lançou muitos foguetes de sucesso, incluindo um recente que atingiu uma altitude de mais de 30 km. Outros clubes notáveis incluem os da Universidade de Stanford, da Universidade do Sul da Califórnia e da Universidade de Purdue. Esses clubes permitem que os alunos aprendam sobre um campo de ponta da engenharia. Eles também fornecem um caminho para os interessados em carreiras em engenharia aeroespacial e outras áreas afins. MASA na UMich A equipe estudantil de foguetes de Michigan é o MASA. Engenheiros são reunidos para projetar, construir e lançar foguetes de combustível líquido usando uma abordagem multidisciplinar. O MASA é dividido em sete subequipes, permitindo que os membros da equipe desenvolvam suas habilidades de engenharia, negócios, divulgação e liderança. Como equipe, o MASA está trabalhando para levar Michigan a novos patamares! masa.engin.umich.edu O foguete Clementine foi projetado pelo MASA como um foguete supersônico de estágio único. Além de seu sistema de kerolox alimentado por pressão, o Clementine possui tanques de propelente de aço inoxidável soldados por costura, aviônicos avançados, aeroestruturas compostas e muito mais. É o maior foguete construído por estudantes nos Estados Unidos, com mais de 20' de altura e 10,5" de diâmetro. https://youtu.be/2v1LnBObIhM?embedable=true Laboratório de Propulsão de Foguetes da Universidade do Sul da Califórnia (USCRPL) Com a intenção de construir um foguete do zero, a USCRPL foi a primeira organização estudantil do mundo a lançar e recuperar com sucesso um foguete (Traveller IV) que foi projetado e fabricado inteiramente por estudantes. A linha Karman, localizada a 100 quilômetros (328.084 pés), é uma fronteira internacional do espaço. O laboratório agora está avançando com metas mais ambiciosas dentro e fora de nossa atmosfera. Um veículo de 8 polegadas de diâmetro, o Traveler IV foi lançado do Spaceport America na primavera de 2019. Ele atingiu um apogeu de 339.800 pés com uma incerteza de 16.500 pés, estabelecendo o recorde de maior altitude já alcançada por um veículo projetado por um aluno em história; é também o primeiro veículo totalmente projetado e construído por estudantes a cruzar a linha de Kármán com 90% de confiança. www.uscrpl.com As bordas dianteiras das aletas do Traveler IV apresentaram aquecimento excessivo e a tinta foi completamente queimada. Além disso, foram observadas imperfeições na trajetória de voo imediatamente fora da plataforma, pois o foguete parecia oscilar nos primeiros segundos de voo. Não se sabe o que causou esse fenômeno; a explicação mais provável é que tenha sido causado por danos observados após o voo. A implantação do sistema de recuperação garantiu que o veículo pousasse suavemente e a unidade de aviônicos registrou com sucesso os dados em vários instrumentos que determinariam a altitude do apogeu. Eles até têm um documentário cobrindo seu esforço histórico. https://youtu.be/72VkAoYt8mk?embedable=true Equipe de foguetes do MIT Com a missão de levar a exploração espacial ao seu mais alto potencial, a Equipe de Foguetes do MIT está na vanguarda do desenvolvimento de foguetes de sondagem colegiados. Cerca de 100 graduandos compõem a equipe, que constrói foguetes para chegar ao espaço, aprendendo o máximo possível ao fazê-lo e compartilhando nossa experiência em foguetes. A equipe foi lançada em 2014 e subiu para mais de 30.000 pés desde então. A cada ano, eles usam menos peças de prateleira e aprendem mais sobre como chegar ao espaço. rocketry.mit.edu Além de projetar, fabricar e testar motores de foguetes líquidos, sua equipe de propulsão líquida também fabrica toda a infraestrutura de teste necessária e sistemas de alimentação para testes. Os membros da equipe fabricam todos os componentes no campus. Concluímos recentemente a fabricação de um motor Etanol/LOX de 1,6 kN com dissipador de calor, pronto para queima a quente, e agora estamos projetando um motor Querosene/LOX com resfriamento regenerativo. Eles fizeram um vídeo que mostra algumas das atividades da equipe. https://youtu.be/nP_4IuiQ1XM?embedable=true SEDS UC San Diego A SEDS na UCSD representa a simples missão de promover a próxima geração de exploração espacial e desenvolvimento da indústria. Esses alunos são alguns dos alunos mais brilhantes e motivados do planeta. Por meio de avanços inovadores de engenharia e desenvolvimento de negócios, a SEDS ultrapassa os limites do que é considerado possível. Enquanto realizam pesquisas que impulsionam a indústria espacial, eles são pioneiros em projetos de foguetes de nível industrial e cultivam líderes nas áreas de engenharia e negócios. A equipe de propulsão da SEDS UCSD se concentra em ultrapassar os limites da tecnologia de propulsão, tanto colegialmente quanto na indústria. A equipe tem uma história comprovada de inovações, como o primeiro motor de foguete fabricado com aditivo a ser queimado a quente (Tri-D) e o primeiro motor de foguete fabricado com aditivo a voar (Ignus I). Ignus II Hot-fire foi publicado no YouTube. https://youtu.be/ddH0S3rseSs?embedable=true Um motor de foguete de última geração, o Nephas, está sendo projetado e verificado pela equipe de propulsão. www.sedsucsd.org O motor de foguete Nephas é um motor de foguete LOX-LCH4 de aceleração, vetorização de empuxo, reutilizável, reiniciável, alimentado por pressão, fabricado a partir de superliga de cobre aditivamente. Projetado para operar como um pacote autônomo completo com integração mínima com seu veículo, o Nephas impulsionará o Odyssey e o Halya. Projeto de Foguete da Universidade Estadual de San Diego Fundado por estudantes da San Diego State University, o SDSU Rocket Project projeta, constrói e lança foguetes líquidos e sólidos. Ao fornecer experiência prática em engenharia, eles visam desenvolver as habilidades técnicas e profissionais dos membros enquanto criam sistemas aeroespaciais inovadores. Esta missão motiva o SDSU Rocket Project a construir foguetes complexos na vanguarda da engenharia universitária. A partir deste ano, Kármán San Diego, seu projeto em andamento, está sendo projetado virtualmente. www.sdsurocketproject.org Kármán San Diego (KSD) não está competindo em uma competição tradicional de foguetes. Com base no desafio de líquido para o espaço da Base 11, o Rocket Project estabeleceu um objetivo mais atingível: alcançar o espaço por meio de dois estágios, utilizando um estágio de reforço líquido e um segundo estágio de sustentação sólida. Atualmente, eles estão trabalhando no estágio de reforço do KSD, que é uma das três etapas que nos ajudarão a alcançar o espaço. Depois de validada a primeira etapa, os próximos dois lançamentos serão um simulador de massa seguido de um tiro espacial real! Se o Kármán San Diego for bem-sucedido, ele se tornará o primeiro foguete a chegar ao espaço usando um foguete líquido em nível universitário. O SDSU Rocket Project tem um vídeo promocional no YouTube. https://youtu.be/Si10u2-gs6Q?embedable=true Foguete Waterloo Fundada em 2009, a Waterloo Rocketry é uma equipe de estudantes de engenharia, ciências e matemática da Universidade de Waterloo. Eles têm cerca de 50 membros atualmente. Todo mês de junho, no Spaceport America, Novo México, eles constroem, lançam e projetam foguetes a uma altitude alvo de 30.000 pés para o Intercollegiate Rocket Engineering Competition. O principal objetivo da equipe é fornecer aos alunos uma experiência prática de aprendizado em todos os aspectos do projeto de engenharia, incluindo pesquisa, projeto, análise, fabricação e teste. www.waterloorocketry.com Como resultado de uma longa semana na Spaceport America Cup (SAC) 2022, eles estão orgulhosos de terem recebido prêmios dos juízes do SAC por algumas de nossas conquistas técnicas. Além de ganhar o Prêmio Jim Furfaro de Excelência Técnica por sua apresentação no pódio sobre Projeto e Caracterização do Sistema de Recuperação de Reefing, eles também ganharam o SDL Payload Challenge para a Carga Mais Profissional! Waterloo Rocketry publicou seu Liquid Engine Static Fire no YouTube. https://youtu.be/zRoR-EW0NYI?embedable=true Um novo motor de foguete líquido projetado e pesquisado por estudantes foi acionado no novo local de teste da Waterloo Rocketry pela primeira vez. Alimentado por etanol e óxido nitroso, este motor é o primeiro passo da Waterloo Rocketry no desenvolvimento de motores líquidos. A partir de 2022, ele alimentará seus foguetes. Waterloo Rocketry usa o software de simulação ANSYS para simular as complexas cargas estruturais, vibracionais e térmicas que nossos componentes de foguetes sofrem durante o vôo. Como resultado, podemos iterar rapidamente através de projetos e desenvolver peças mais leves e eficientes. Para a seção do motor de seu foguete, eles utilizaram simulações térmicas ANSYS e recursos de otimização de topologia para projetar seu bico de foguete Inconel impresso em 3D, “Ghost Pepper”. Comparado com nosso bico de grafite anterior, ele é significativamente mais leve e pode lidar com gases de escape a 2326°C. Eles publicaram o Ghost Pepper Static Fire no YouTube. https://youtu.be/pTEnzSuGnm4?embedable=true Sociedade para Propulsão Avançada de Foguetes (SARP UW) Na Universidade de Washington, a Society for Advanced Rocket Propulsion (SARP), os alunos projetam e constroem foguetes da mais alta potência. Seu primeiro foguete bi-propulsor líquido, Pacific Impulse, está programado para ser lançado, e eles planejam competir no FAR Dollar Per Foot Challenge (DPF) com ele. Anteriormente, eles haviam participado do Intercollegiate Rocket Engineering Competition (IREC), organizado pela Experimental Sounding Rocket Association (ERSA), com outras 95 equipes. Em 2019, eles ficaram em primeiro lugar na categoria 30.000 pés e venceram a Spaceport America Cup. A partir de agora, o Pacific Impulse mede 8 polegadas de diâmetro e 20 pés de altura. Pesa 160 libras a seco e 190 libras molhadas. Um empuxo médio de cerca de 1.200 lbf será produzido pelo motor classe O do foguete, que é alimentado por 75% de etanol/água, oxidado por óxido nitroso e pressurizado por hélio. sites.uw.edu/sarpatuw Vários componentes compõem o conjunto da câmara de empuxo. Estes incluem uma câmara de combustão de alumínio, injetor de pino, pré-combustor fenólico, dispositivo de ignição de bala de foguete e bocal cônico de grafite. A carga útil consistirá em um drone autônomo que mantém contato e voa próximo ao foguete descendente. O drone conterá uma câmera para coleta de dados durante o voo. Eles publicaram seu Injector Trade Study no YouTube junto com um vídeo sensacionalista. https://youtu.be/mzAkiICZiSE?embedable=true https://youtu.be/eL33axvlka0?embedable=true Sociedade Aeroespacial do Estado de Portland (PSAS) Além de construir foguetes de código aberto de custo ultrabaixo, motores de foguete de combustível líquido e satélites, a Portland State Aerospace Society mantém todo o desenvolvimento de tecnologia de código aberto. Na indústria aeroespacial, existem silos historicamente significativos, criando tecnologias proprietárias altamente protegidas. LV4 (Launch Vehicle 4) é seu segundo foguete, que visa vencer o desafio da Base 11. Ao atingir a borda do espaço, faria história como o primeiro foguete de combustível líquido construído por uma universidade. ' www.pdxaerospace.org Com base em sua finalidade, seus motores são impressos em alumínio, plástico ou aço processualmente usando um script Python. A versão atual, que produzirá 2,2kn e tem escala de 14.000, foi impressa em alumínio e os testes de “fogo quente” começarão em breve. Para atingir seus objetivos, o LV4 precisará de um motor de 6kn. O motor será impresso em 3D em aço inoxidável. A filosofia do PSAS é que todos são necessários. Existem engenheiros, matemáticos, químicos e desenvolvedores de software, mas eles também têm gerentes de projeto, artistas digitais e futuros especialistas em marketing em sua equipe. É uma organização empresarial, e qualquer pessoa interessada em ajudar a indústria espacial pode contribuir. Eles têm colaboradores de todo o estado e de todas as áreas de estudo. Eles publicaram um vídeo de orientação no YouTube. https://youtu.be/Td8eZCaVhgw?embedable=true Programa Espacial Purdue A missão da PSP é capacitar os alunos a inovar na exploração espacial, mas seu trabalho vai além do acadêmico. Boomie Zoomie é um foguete projetado e desenvolvido por estudantes da PSP Liquids. É o primeiro foguete líquido-líquido inteiramente projetado por estudantes de Purdue a atingir 45.000 pés e atender aos requisitos da competição FAR MARS Liquid Rocket 2017–2019. purdueseds.space Eles publicaram um artigo chamado em um jornal da AIAA. Student Development of a Liquid Oxygen, Liquid Metane Sounding Rocket and Launch Infrastructure Eles também fizeram muitos vídeos mostrando seu progresso ao longo dos anos. Como o primeiro foguete de metano líquido para o programa espacial Purdue. https://youtu.be/4hCYp-smbEQ?embedable=true E o Boomie Zoomie Hotfire 1. https://youtu.be/NQEti3GFIXU?embedable=true Um foguete de metalox com 900 lbf de empuxo e pressão de tanque de 500 psi, o Boomie Zoomie B foi projetado e construído por estudantes da Purdue University, onde o SEDS (Students for Exploration and Development of Space) tem o maior capítulo do país. Em março de 2022, eles viajaram para o deserto de Mojave e lançaram o Boomie Zoomie B como parte da competição FAR-Mars. Eles recuperaram o foguete com segurança, o reciclaram e o lançaram novamente. O Programa Espacial Purdue conseguiu lançar seu foguete de metano líquido duas vezes em um fim de semana. https://youtu.be/gIdVV04Bm6Y?embedable=true Que época incrível para ser estudante. Esses clubes permitem que os alunos aprendam sobre um campo de ponta da engenharia. Eles também fornecem um caminho para os interessados em carreiras em engenharia aeroespacial e outras áreas afins. Esses programas estão dando a estudantes de todo o mundo a chance de obter experiência prática no campo da exploração espacial. Com a ajuda desses programas, podemos ver a próxima geração de astronautas, engenheiros e cientistas que nos levarão ainda mais longe no cosmos. Fique ligado na Parte 2, onde exploraremos outros clubes de foguetes estudantis de todo o mundo. Sobre o autor Sou Cientista de Dados, Cientista Amador de Foguetes e Desenvolvedor de Jogos Indie. Durante meu tempo livre, trabalho no — um jogo realista baseado em física onde você pode projetar, construir e testar motores de foguetes a combustível líquido. Meco Rocket Simulator Também publicado aqui
