De afdeling Students for the Exploration and Development of Space (SEDS) van de University of California San Diego voerde een succesvolle live-vuurtest uit van zijn testbank voor statische raketmotoren, Kolos, in de Mojave-woestijn op 16 juni.

De niet-gegradueerde studenten besloten Colossus te ontwikkelen toen ze in 2016 tegen een wegversperring aanliepen toen ze de eerste raket bouwden die werd aangedreven door een 3D-geprinte motor:het was moeilijk om de motor van de raket in een snelle, realistisch, relatief goedkope manier. Ze wilden de raket niet lanceren, omdat dat zou betekenen dat ze het ontwerp niet langer konden herhalen, maar testen in een laboratoriumomgeving zou niet voldoende informatie opleveren om ervoor te zorgen dat de motor zou werken zoals gepland. Wat ze nodig hadden, was een statische vuurtestbank die de motor door het volledige proces van een lancering laat gaan, maar vastgeschroefd aan de grond.

Het probleem? Er was slechts één van deze testbanken voor raketmotoren beschikbaar voor gebruik bij een academische instelling - Purdue University - maar die had een lange wachtlijst en was duurder dan de studenten zich konden veroorloven.

Dus, met steun van NASA, ze hebben ze zelf gebouwd.

"Het grote idee voor dit testsysteem is om toegang tot de ruimte en ruimteonderzoek toegankelijker te maken voor mensen die geen enorm budget van $ 19 miljard hebben, " zei Jack Najarian, een derdejaars student elektrotechniek aan de Jacobs School of Engineering en president van SEDS aan UC San Diego.

SEDS verdedigde en ontwikkelde de testbank voor statische raketmotoren, en had een succesvolle eerste live-vuurtest op de Friends of Amateur Rocketry-testsite in de Mojave-woestijn op 16 juni. SEDS' eigen 3D-geprinte raketmotor, Ignus-II, werd de motor getest. Ignus-II heeft meer stuwkracht en een efficiënter koelsysteem dan zijn voorganger Ignus-I, de eerste 3D-geprinte motor gelanceerd door een studentenorganisatie.

Na het erkennen van deze leegte in de markt voor het testen van toegankelijkheid en het willen creëren van een systeem om hun testbehoeften en die van andere studentengroepen en academische onderzoeksteams op te lossen, de Colossus-studenten werkten nauw samen met NASA om de technische richtlijnen voor een dergelijk systeem te definiëren. NASA kende de groep ook een $ 100 toe, 000 subsidie ​​om het Colossus-testsysteem te bouwen, en heeft actief deelgenomen aan het driejarige ontwerp- en bouwproces. In die drie jaar, ongeveer 60 niet-gegradueerde studenten hebben bijgedragen aan de testbank voor raketmotoren.

Het Colossus-systeem is geschikt voor een breed scala aan motorontwerpen, en is uitgerust met een verwisselbare motorinterface en een veelzijdige, dual-cryogeen vloeistofsysteem om dat mogelijk te maken. Een explosieschild beschermt de ingewikkelde elektronica en leidingen tegen de explosie van de motor.

Tijdens een proef, de geteste motor komt nooit van de grond, maar ondergaat hetzelfde proces als wanneer het daadwerkelijk wordt gelanceerd. Druk, temperatuur, stuwkracht en kracht worden gemeten met ultrahoge snelheid en nauwkeurigheid met live gegevensweergave beschikbaar. Het systeem is ondergebracht in een mobiele trailer om het naar de door Friends of Amateur Rocketry aangewezen veilige testlocatie in de Mojave-woestijn te vervoeren, waar zijn stalen laarzen aan beton worden vastgeschroefd om ervoor te zorgen dat de motor statisch blijft. Het Colossus-systeem is in staat om meerdere tests op één dag uit te voeren.

"Dat is zo'n beetje waar dit hele project over gaat:de gemeenschap van onderzoekers en ontwikkelaars van raketaandrijvingen de mogelijkheid bieden om hun ideeën op een heel snelle manier te valideren, " zei Dennis Ren, een vierdejaars student elektrotechniek aan UC San Diego en de Colossus-projectmanager.

3, 2, 1…problemen oplossen

Het proces dat leidde tot de succesvolle hete brand was een nagelbijter. Het SEDS-team reed vrijdag met het Colossus-systeem naar de woestijn, 15 juni en bracht zaterdagochtend door met het doorlopen van een pre-test checklist. Alle systemen waren om 15.00 uur klaar, maar een storing in de ontsteker betekende dat het drijfgas niet aanging, en de eerste poging was een mislukking.

Het elektronicateam, onder leiding van UC San Diego-student Matt Santos, de diagnose van het probleem en, na verschillende pogingen, jerry-rigged een oplossing. Tijd voor take two.

Er werden voorbereidingen getroffen voor de tweede poging, maar deze keer was er een storing die werd veroorzaakt door de oplossing voor het probleem met de storing van de ontsteker.

"Tegen de tijd dat we onze tweede mislukking hadden, het was al 21.30 uur, " zei Ren. "We hadden bijna geen drijfgassen meer en naderden het einde van het testvenster om 10 uur 's avonds. Het moreel van het team deed pijn. De testleiders in de bunker beoordeelden de situatie snel en besloten middelen te verzamelen om een ​​laatste achtervolging in te zetten."

Het team reconsolideerde drijfgassen en gassen, installeerde de ontsteker opnieuw en herprogrammeerde de testprocedure binnen 30 minuten. Vervolgens, het was 3, 2, 1….

"Toen de timer nul bereikte, vonken begonnen uit de motor te komen, dan een mooie, aanhoudende motorvlam luider dan alles wat we hebben gehoord. Het was een succes, en het team juichte ons toe. We waren aan het schreeuwen, springen, schreeuwen - de vreugde was overweldigend. Twee jaar hard werken heeft eindelijk zijn vruchten afgeworpen!" zei Ren.

Raketten democratiseren

Colossus zal beschikbaar zijn voor andere studentengroepen of academische onderzoekers tegen een kleine vergoeding om de onderhoudskosten te dekken - in de orde van $ 1, 000 tot $ 2, 000, wat aanzienlijk minder is dan de huidige kosten van tienduizenden dollars om een ​​bestaand industrieel testsysteem te gebruiken.

Ren zei dat er al interesse is in testen op Colossus van groepen bij USC, UC Irvine, Texas A&M en de Universiteit van Alabama, en SEDS zoekt contact met andere universiteiten om te zien hoe Colossus hen kan helpen met statische tests.

"Alle belangstelling is afkomstig van de academische wereld, omdat het historisch gezien een gebied was waar het ontbrak aan betaalbare testmogelijkheden, " zei Ren. "Er zijn momenteel maar twee testopstellingen - die van ons en één in Purdue, en Purdue is erg druk en heeft niet veel capaciteit om andere scholen te huisvesten.

"We bouwen dit zodat we meerdere tests op dezelfde dag kunnen uitvoeren, mensen laten komen en gaan, snel hun resultaten behalen en hun motorontwerpen verbeteren."

Voor teams die het testplatform willen gebruiken, het SEDS-team moet eerst beoordelen of hun motor en uitrusting compatibel zijn met het systeem. Als, ze plannen een tijd voor een test op de aangewezen veilige testlocatie.

Het team is van plan om het onderhoud en beheer van Colossus een niet-gegradueerde onderneming te houden, met een toegewijd operationeel team dat zich toelegt op het verzekeren van succesvolle tests voor alle gebruikers gedurende de 10-jarige levensduur van het systeem.

Sponsors van de Colossus live fire teststand zijn onder andere NASA, Parabilis ruimte, de National College Resources Foundation, Ganter-instrumenten, Gosco-kleppen, Altium, OSML, Cryoquip, maagdelijke baan, Sentech-metingen, Cadans, Roestvrije processystemen, IMS, geavanceerde circuits, ECMS, 80/20 inc, Najarian Trading en Reliance Metal.