IEEE 회장 메모: 우리는 다양성, 형평성 및 포용성을 위해 노력합니다

IEEE 회장 메모: 우리는 다양성, 형평성 및 포용성을 위해 노력합니다

2018년 Nexø II 로켓 발사 성공 그리고 발트해로 안전하게 귀환했습니다[right].

발사는 우리가 해상에서 발사 및 착륙하는 물류를 마스터하는 데 한 걸음 더 가까이 다가갔습니다. 이번 발사를 위해 우리는 로켓의 경로를 예측하는 능력도 테스트했습니다. 나는 발사 플랫폼에서 동쪽으로 4.2km 떨어진 곳에서 스플래시다운을 추정하는 모델을 만들었습니다. 실제로 동쪽으로 4.0km 상륙했습니다. 완전히 팽창된 낙하산 아래에서 우리의 첫 번째 통제된 수상 착륙은 우리에게 중요한 개념 증명이었습니다. 연착륙은 모든 유인 임무에서 절대적으로 필요하기 때문입니다.

지난 4월 팀은 정적 엔진 테스트에서 새로운 연료 분사기를 테스트했습니다. Carsten Olsen

우리가 BPM5라고 부르는 Nexø II의 엔진은 우리 작업장에서 완전히 가공하지 않은 몇 가지 구성 요소 중; 덴마크 회사는 가장 복잡한 엔진 부품을 만들었습니다. 그러나 출시일 직전에 해당 부품이 작업장에 도착했을 때 배기 노즐이 약간 기형이라는 것을 깨달았습니다. 우리는 새 부품을 주문할 시간이 없었기 때문에 자원 봉사자 중 한 명인 Jacob Larsen이 망치를 사용하여 모양을 만들었습니다. 엔진은 보기에 좋지 않았습니다. 우리는 이름을 Franken-Engine이라고 불렀습니다. 하지만 작동했습니다. Nexø II의 비행 이후 우리는 그 엔진을 30번 이상 시험 발사했고 때로는 설계 한계를 넘어섰지만 아직 죽지 않았습니다.

스피카 우주비행사의 별까지 15분 비행은 20년 이상의 작업의 산물이 될 것입니다.

그 임무는 또한 연소실로의 연료 흐름을 제어하는 ​​데 도움이 되는 새로운 동적 압력 조절(DPR) 시스템을 시연했습니다. Nexø I은 압력 블로우다운이라고 하는 더 간단한 시스템을 사용했는데, 이 시스템에서는 연료 탱크의 1/3이 가압 가스로 채워져 액체 연료를 챔버로 몰아넣었습니다. DPR을 사용하면 탱크에 연료가 가득 차고 제어 밸브 세트를 통해 고압에서 별도의 헬륨 가스 탱크에 연결됩니다. 이 설정을 통해 탱크로 흐르는 헬륨 가스의 양을 조절하여 연료를 연소실로 밀어 로켓이 비행하는 동안 다른 지점에서 다양한 추력을 프로그래밍할 수 있습니다.

2018 Nexø II 미션은 우리의 디자인과 기술이 근본적으로 건전하다는 것을 증명했습니다. 인간 등급 스피카 로켓에 대한 작업을 시작할 때였습니다.

Copenhagen Suborbitals는 약 10년 안에 Spica 로켓에 우주비행사를 보낼 수 있기를 희망합니다. 캐스파 스탠리

승무원 캡슐로 Spica 로켓을 측정합니다 13미터 높이 및 총liftoff 가중치 4,000kg, 그 중 2,600 k g 연료. 아마추어가 만든 로켓.

NS Spica 로켓은 팀이 현재 제조하고 있는 BPM100 엔진을 사용할 것입니다. 토마스 페더슨

100kN BPM100 엔진은 우리가 마스터한 기술을 사용합니다. BPM5의 경우 몇 가지 개선 사항이 있습니다. 이전 설계와 마찬가지로 추진제의 일부가 연소실 주변의 채널을 통과하여 엔진의 온도를 제한하는 재생 냉각을 사용합니다. 연료를 챔버로 밀어넣기 위해 비행의 첫 번째 단계에서 간단한 압력 블로우다운 방법과 로켓의 추력을 더 세밀하게 제어할 수 있는 DPR 시스템의 조합을 사용합니다. 엔진 부품은 스테인리스 스틸이며 대부분 압연 판금으로 직접 만들 수 있기를 바랍니다. 가장 까다로운 부분인 연소실을 배기 노즐에 연결하는 이중 곡선 “목” 부분에는 우리가 가지고 있지 않은 컴퓨터 제어 기계 장비가 필요합니다. 다행히도 우리는 도움을 줄 수 있는 좋은 업계 연락처를 가지고 있습니다.

한 가지 주요 변경 사항은 Nexø II의 샤워 헤드 스타일 연료 분사 장치에서 동축 소용돌이형 연료 분사 장치로 전환한 것입니다. 샤워 헤드 인젝터에는 약 200개의 매우 작은 연료 채널이 있습니다. 제조하기가 어려웠습니다. 예를 들어 드릴이 끼인 경우와 같이 이러한 채널 중 하나를 만들 때 문제가 발생하면 전체를 버려야 했기 때문입니다. 동축 소용돌이 인젝터에서 액체 연료는 두 개의 회전하는 액체 시트로 챔버에 들어오고 시트가 충돌할 때 분사되어 연소되는 추진제를 생성합니다. 당사의 스월 인젝터는 하나의 구조로 조립된 약 150개의 스월러 요소를 사용합니다. 이 모듈식 디자인은 품질 보증을 위해 제조 및 테스트가 더 쉬워야 합니다.

BPM100 엔진은 구형 샤워 헤드 스타일의 연료 인젝터[right]를 동축으로 교체합니다. – 소용돌이 주입기 , 제조하기 더 쉬울 것입니다.Thomas Pedersen

올해 4월 , 우리는 여러 유형의 인젝터에 대한 정적 테스트를 실행했습니다. 우리는 먼저 잘 알려진 샤워 헤드 인젝터로 시험을 수행하여 기준선을 설정한 다음 전통적인 기계 밀링으로 만든 황동 스월 인젝터와 3D 인쇄로 만든 강철 스월 인젝터를 테스트했습니다. 우리는 두 스월 인젝터의 성능에 전반적으로 만족했으며 어느 것이 더 잘 작동하는지 결정하기 위해 여전히 데이터를 분석하고 있습니다. 그러나 우리는 약간의 연소 불안정성, 즉 인젝터와 엔진의 목부 사이의 화염에서 약간의 진동이 발생하여 잠재적으로 위험한 현상을 보았습니다. 우리는 좋은 이러한 진동의 원인에 대한 아이디어와 몇 가지 디자인 조정으로 문제를 해결할 수 있다고 확신합니다.

자원 봉사자 Jacob Larsen은 2021년 엔진 테스트에서 좋은 성능을 보인 황동 연료 분사기를 들고 있습니다.

Carsten Olsen

우리는 곧 완전한 규모의 BPM100 엔진을 구축하기 시작할 것입니다. 이 엔진은 궁극적으로 로켓을 위한 새로운 유도 시스템을 통합할 것입니다. 엔진의 배기 노즐 안에 있는 우리의 이전 로켓에는 추력 각도를 변경하기 위해 움직일 금속 베인이 있었습니다. 그러나 이러한 베인은 배기 흐름 내에서 항력을 발생시켰고 유효 추력을 약 10% 감소시켰습니다. 새로운 디자인에는 추력 벡터를 제어하기 위해 전체 엔진을 앞뒤로 회전시키는 짐벌이 있습니다. 어려운 엔지니어링 문제는 똑똑하고 헌신적인 사람들에 의해 해결될 수 있다는 우리의 믿음을 뒷받침하기 위해 짐벌 디자인을 논문으로 사용한 21세 네덜란드 학부생 Jop Nijenhuis가 짐벌 시스템을 설계하고 테스트했습니다. 프로젝트(그가 가능한 가장 높은 등급을 받은 프로젝트).

우리는 Nexø 로켓에 사용한 것과 동일한 GNC(안내, 항법 및 제어) 컴퓨터를 사용하고 있습니다. 새로운 도전 과제 중 하나는 승무원 캡슐입니다. 캡슐이 로켓에서 분리되면 각 부품을 자체적으로 제어하여 두 부품을 원하는 방향으로 지구로 되돌려 보내야 합니다. 분리가 발생하면 두 구성 요소에 대한 GNC 컴퓨터는 최적의 비행을 위한 매개변수가 변경되었음을 이해해야 합니다. 그러나 소프트웨어의 관점에서 볼 때 이는 우리가 이미 해결한 문제에 비해 사소한 문제입니다.

Bianca Diana는 Spica의 새로운 안내 시스템을 테스트하는 데 사용하는 드론에서 작업합니다. 로켓.

Carsten Olsen

제 특기는 낙하산 디자인입니다. 나는 고속 초기 하강 시 승무원이 탑승한 캡슐의 속도를 늦추기 위해 70km 고도에서 팽창하는 볼류트와 캡슐이 바다 위 4km에 있을 때 팽창하는 주 낙하산을 작업했습니다. 우리는 가장 최근에 2019년 볼류트 테스트에서 스카이다이버가 낙하산으로 비행기에서 뛰어내리도록 하여 두 가지 유형을 모두 테스트했습니다. 전염병으로 인해 낙하산 테스트를 일시 중지했지만 곧 재개해야 합니다.

Spica의 부스터 로켓에서 전개될 낙하산을 위해 팀은 리본 낙하산의 작은 프로토타입을 테스트했습니다.매즈 스텐팻

부스터 로켓에서 전개되는 드로그 낙하산의 경우, 내 첫 프로토타입은 낙하산인 Supersonic X라는 디자인을 기반으로 했습니다. 그것은 다소 날아다니는 양파처럼 생겼고 매우 만들기 쉽습니다. 그러나 나는 마지 못해 리본 낙하산으로 바꿨습니다. 리본 낙하산은 스트레스가 많은 상황에서 더 철저하게 테스트되었으며 더 안정적이고 견고한 것으로 나타났습니다. 나는 그러한 장치를 조립하는 것이 얼마나 많은 작업을 할 것인지 알기 때문에 “마지 못해”라고 말합니다. 먼저 12개의 패널에 27개의 리본이 연결된 1.24미터 직경의 낙하산을 만들었습니다. 그래서 그 작은 프로토타입에서 972개의 연결부를 바느질해야 했습니다. 정식 버전에는 7,920개의 연결 지점이 있습니다. 나는 이 도전에 대해 열린 마음을 유지하려고 노력하고 있지만, 추가 테스트에서 Supersonic X 디자인이 우리의 목적에 충분하다는 것을 보여 준다면 반대하지 않을 것입니다.

두 가지를 테스트했습니다승무원 캡슐 과거 임무: Tycho Brahe in 2011
및 Tycho Deep Space 2012.
차세대 Spica 크루 캡슐 넓지만 충분히 클 것입니다 한 명의 우주비행사를 수용하기 위해 15 분 비행(및 비행 전 2시간 동안 확인). 첫 번째 우주선 우리가 만들고 있는 무거운 강철 “보일러 플레이트

” 캡슐, 기본 홍보 실용적인 레이아웃과 디자인에 도달하기 위해 사용하는 ototype입니다. 우리는 또한 이 모델을 사용하여 해치 디자인, 압력과 진공에 대한 전반적인 저항, 형태의 공기역학 및 유체역학을 테스트할 것입니다. 캡슐이 내부의 우주 비행사에게 최소한의 충격으로 바다로 튀길 원하기 때문입니다. 상용구 디자인에 만족하면 경량 비행 버전을 만들겠습니다.

Copenhagen Suborbitals에는 현재 첫 비행을 위한 세 명의 우주비행사 후보가 있습니다. 왼쪽부터 Mads Stenfatt, Anna Olsen, Carsten Olsen입니다. 매즈 스텐패트

코펜하겐 Suborbitals 팀의 3명의 구성원은 현재 나와 Carsten Olsen과 그의 딸 Anna Olsen이라는 첫 번째 유인 임무의 우주 비행사입니다. 우리 모두는 집에서 만든 로켓을 타고 우주로 날아가는 것과 관련된 위험을 이해하고 받아들입니다. 우리의 일상적인 작업에서 우리 우주비행사 후보자는 특별한 대우나 훈련을 받지 않습니다. 지금까지 우리의 한 가지 추가 책임은 크기를 확인하기 위해 승무원 캡슐의 좌석에 앉아 있었습니다. 첫 번째 승무원 비행이 아직 10년이나 남았기 때문에 후보자 목록이 바뀔 수도 있습니다. 저로서는 그 임무에 참여하고 최초의 아마추어 우주비행사를 우주로 데려갈 로켓을 만드는 데 도움을 주는 것만으로도 상당한 영광이 있다고 생각합니다. 내가 그 우주 비행사가 되든 말든, 나는 우리의 업적을 영원히 자랑스러워할 것입니다.

우주 비행사는 Spica의 작은 승무원 캡슐 내부 우주로 이동합니다 로켓. 우주 비행사는 15분 비행(그리고 2시간 비행 전) 동안 착석을 유지합니다.

Carsten Brandt

사람들은 우리가 약 1년에 $100,000, 특히 우리 수입의 절반이 작업장 임대료를 지불하는 데 사용된다는 사실을 알게 되면 더욱 그렇습니다. 표준 기성품을 가능한 한 많이 구매하여 비용을 낮추고 맞춤형 디자인이 필요할 때 프로젝트를 지원하기 위해 후한 할인을 제공하는 회사와 협력하게 되어 운이 좋습니다. 우리는 국제 해역에서 발사하므로 발사 시설을 지불할 필요가 없습니다. 우리가 발사를 위해 보른홀름으로 여행할 때 각 자원 봉사자가 각자의 비용을 지불하고 우리는 항구 근처의 스포츠 클럽에 머물며 바닥 매트에서 자고 탈의실에서 샤워를 합니다. 나는 때때로 우리 예산이 NASA가 커피에 쓰는 비용의 10분의 1 정도라고 농담을 합니다. 그러나 그 일을 하기에 충분할 수도 있습니다.

2021년 여름에 처음으로 Spica를 출시할 예정이었으나 COVID-19 전염병으로 인해 일정이 연기되어 몇 개월 동안 워크샵이 중단되었습니다. . 이제 우리는 2022년 여름에 발트해의 조건이 비교적 순조로운 시험 발사를 기대하고 있습니다. Spica의 이 예비 테스트를 위해 연료 탱크를 부분적으로만 채우고 로켓을 약 30~50km 높이로 보내는 것을 목표로 합니다.

해당 비행이 성공하면 다음 테스트에서 Spica는 더 많은 연료를 운반하고 더 높이 날 것입니다. 2022년 비행이 실패하면 무엇이 잘못되었는지 파악하고 문제를 수정한 후 다시 시도합니다. 스피카 우주비행사의 최종 15분 비행이 20년 이상의 작업의 산물이 될 것이라고 생각하는 것은 놀라운 일입니다. 그러나 우리는 아마추어 우주 비행사가 직접 만든 로켓을 타고 지구와 작별 인사를 하고 DIY를 위한 거대한 도약을 준비하는 역사적인 날까지 카운트다운을 하고 있다는 것을 알고 있습니다.

이 기사는 2021년 12월호에 “The First Crowdfunded Astronaut”로 게재되었습니다.

바느질하는 스카이다이버 HENRIK JORDAHN

Mads Stenfatt가 코펜하겐 Suborbitals와 처음 접촉했습니다. 일부 건설적인 비판과 함께. 2011년에 DIY 로켓티어의 최근 로켓 발사 사진을 보며 그는 낙하산 장치 가까이에 장착된 카메라를 발견했습니다. Stenfatt는 낙하산 줄이 카메라 주위에 쉽게 엉킬 수 있다는 우려 사항을 자세히 설명하는 이메일을 보냈습니다. “내가 얻은 대답은 본질적으로 ‘더 잘할 수 있다면 우리와 함께 와서 직접 해보세요’였습니다.”라고 그는 회상합니다. 그래서 그는 세계 유일의 크라우드 펀딩 유인 우주 비행 프로그램의 자원 봉사자가 되었습니다.

아마추어 스카이다이버로서 Stenfatt는 낙하산 포장 및 전개의 기본 역학을 알고 있었습니다. 그는 코펜하겐 Suborbitals의 낙하산 설계 및 포장을 돕기 시작했으며 몇 년 후 낙하산 재봉 작업도 맡았습니다. 그는 전에 재봉틀을 사용한 적이 없었지만 그의 식탁에서 밤과 주말에 빠르게 배웠습니다.

그가 가장 좋아하는 프로젝트 중 하나는 2018년에 발사된 Nexø II 로켓을 위한 고고도 낙하산 설계였습니다. 프로토타입을 작업하고 설계에 대해 수수께끼를 내는 동안 공기 흡입구에서 그는 브래지어 구성 요소를보고있는 덴마크 재봉 웹 사이트에서 자신을 발견했습니다. 그는 브래지어 언더와이어를 사용하여 공기 흡입구를 강화하고 열린 상태를 유지하기로 결정했는데, 이는 꽤 효과가 있었습니다. 그는 결국 다른 디자인 방향으로 갔지만 이 에피소드는 코펜하겐 Suborbitals 정신의 고전적인 예입니다. 작업을 완료하기 위해 어디서든 영감과 리소스를 수집하십시오.

오늘 Stenfatt는 수석 낙하산 설계자, 단골 대변인 및 우주 비행사 후보로 활동하고 있습니다. 그는 또한 여가 시간에도 계속해서 스카이다이빙을 하며 자신의 이름을 딴 수백 개의 점프를 하고 있습니다. 하늘을 줌다운해 본 경험이 풍부한 그는 다른 방향으로 가면 어떤 느낌일지 무척 궁금합니다.
자세히 보기

Author: Susan K. Kathy Land

Leave a Reply