Os jovens engenheiros de foguetões querem chegar mais alto

A ARIS é uma associação de estudantes suíça, fundada em 2017 por estudantes da ETH, HSLU e ZHAW. O objetivo é dar aos estudantes a oportunidade de aplicar os seus conhecimentos em projetos orientados para o espaço. Desde 2018, a ARIS tem participado na Spaceport America Cup anual com foguetões de investigação desenvolvidos pela própria. A maxon tem vindo a apoiar a ARIS há vários anos com tecnologia de acionamento, peças torneadas e fresadas da oficina de aprendizes, bem como com conhecimentos técnicos especializados. Este ano, a ARIS realizou um total de 3 projetos.

• O projeto do foguetão PICCARD desenvolveu a última iteração do foguetão de investigação ARIS.
• O projeto do motor DAEDALUS construído com base nos projetos de desenvolvimento dos anos anteriores e desenvolveu o primeiro motor de foguetão híbrido voador da ARIS
• O projeto PHOENIX desenvolveu tecnologia para controlar um paraquedas e, deste modo, aterrar um foguetão de investigação de forma autónoma, num ponto predefinido.

PICCARD

O maior projeto, com mais de 60 estudantes ativos, é o projeto de foguetão PICCARD. O ostensivo foguetão foi construído para voar até 30 000 pés na Spaceport America Cup. O mesmo tem 6,20 m de comprimento e um peso de descolagem de 98 kg. É alimentado pelo motor de foguetão híbrido DAEDALUS, que está a ser desenvolvido por uma equipa separada.
O maior desafio este ano foi a integração do motor do foguetão e o desenvolvimento da infraestrutura de apoio para o lançamento do foguetão. Este ano, para além do foguetão, foram desenvolvidas uma estação de abastecimento autónoma e uma estação de rastreio. Para além do motor, o foguetão é composto por uma estrutura leve, um sistema aviónico, um sistema de recuperação e a carga útil. As aletas e o nariz aerodinâmicos conferem estabilidade ao foguetão durante o seu voo. A estrutura é modular. Os módulos tubulares em plástico reforçado com carbono e fibra de vidro são separados por anteparas de alumínio. Durante o lançamento de um foguetão, os módulos são montados no local e conectados com anéis de aperto. A extremidade metálica do cone do nariz e os anéis de aperto foram fabricados pela oficina de aprendizes da maxon.
O sistema aviónico garante a comunicação do solo até ao foguetão. Uma estação de rastreio, constituída por duas torres de transmissão giratórias, segue o foguetão durante o voo e garante que a ligação ao foguetão é mantida, tanto durante a ascensão como durante a recuperação. As torres de transmissão são acionadas por motores maxon.

DAEDALUS

Até agora, todos os foguetões de investigação ARIS têm voado com motores de foguetões sólidos comerciais. Este ano, este cenário deverá mudar. A ARIS tem vindo a desenvolver o seu próprio motor de foguetão desde 2019, o qual foi integrado no foguetão pela primeira vez este ano.

O sistema de válvulas dos motores dos foguetões é acionado por um motor elétrico maxon.

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O motor DAEDALUS foi desenvolvido ao longo de um ano por 6 estudantes da ETH como parte de um projeto de foco. O mesmo utiliza óxido nitroso líquido como oxidante e SORPAL (uma mistura de sorbitol, parafina e alumínio) como combustível sólido. O oxidante é armazenado num tanque especialmente concebido e injetado na câmara de combustão através de um sistema de válvulas acionado por um motor elétrico maxon. Aí, o oxidante reage com o combustível e é aceso. Os gases quentes saem da câmara de combustão através de um bocal particularmente resistente ao calor, o que gera impulso. A energia é transferida para a restante estrutura do foguetão através do retentor do motor fabricado na oficina de aprendizes maxon. O motor DAEDALUS foi extensivamente testado. Foi realizado um total de 5 testes de fluxo frio e 7 testes de fogo quente. Foi possível medir um pico de impulso de 7,98 kN. De forma a ser possível reabastecer o motor durante o lançamento de um foguetão, foi desenvolvida uma estação de reabastecimento. A componente de interface, que liberta a ligação antes do lançamento do foguetão, foi também fabricada pela oficina de aprendizes maxon.

Membros da equipa a preparar um teste de queda.

PHOENIX

Os foguetões ARIS são recuperados utilizando paraquedas, para que possam ser efetuar voos novamente. A fim de poder controlar o ponto de aterragem do foguetão no futuro, foi iniciado este ano um projeto de desenvolvimento adicional. Como parte do projeto PHOENIX, 8 estudantes da ETH e da ZHAW construíram um protótipo que utiliza dois acionamentos maxon para controlar um paraquedas e que aterra uma carga útil semelhante a um foguetão, de forma autónoma, numa zona de aterragem predefinida. O sistema gera uma trajetória a bordo e consegue segui-la com a ajuda de vários sensores. O sistema foi testado com sucesso em vários testes de queda a partir de um helicóptero.