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交大探空火箭發射 技術邁入新里程

台灣好新聞/ 2014.03.31 00:00
記者季大仁/新竹報導

由行政院科技部、國家實驗研究院國家太空中心與國立交通大學經費支持及國家實驗研究院台灣颱風洪水研究中心提供氣象資料協助下,國內大學跨校團隊所研製具高度安全性的混合式探空火箭HTTP-3S於24日早上8點在屏東海岸順利發射升空,火箭於離架後呼嘯飛向天際,最後落於太平洋海面。

此次進行飛試的HTTP-3S探空火箭總長度6.35公尺、直徑0.4公尺,乃是目前國內學界研發至今最大型的混合式探空火箭。本次發射的主要目的除了測試各項重要次系統在高速飛行時的各項功能以外,同時作為年底雙節式大型探空火箭之第二節主體性能的詳細驗證以及發射場安全操作程序演練。

與先前發射的HTTP-2火箭相較,HTTP-3S火箭同樣採用N2O為氧化劑注入具多叢集式渦流混合增強器的混合式引擎(已取得台灣與美國專利),唯推力已提昇至1000公斤級推力(比衝值達250秒)並可長時燃燒,技術居國際領先地位;同時各次系統技術也大幅提升,包括:分散式航電系統、兩段側開式降落傘系統、雙頻長距離遙傳系統、分散式連網地面接收與即時互動顯示系統、高階GPS接收機、數位式IMU感測器系統、流量伺服控系統、Yo-Yo減滾機構、儲存N2O的碳纖維纏繞大型壓力容器、火箭複合材料結構體與大型探空火箭發射架系統(高達13公尺)等等。結果顯示於火箭全程飛行過程中所有飛行電腦與導航感測資料均可順利且完全無誤下傳至分散式連網地面接收系統。

其中分散式航電系統以CAN Bus為通訊骨幹匯流排,大幅減低航電系統之配線複雜度並縮小體積,使維護更容易,並具高度之可擴充性與容錯性。IMU感測器系統則採低成本、多軸、多元件之傾斜構型,並利用數據融合技術,可量測高達每秒5轉之轉速。同時,利用流量伺服控制技術,達到可變推力之控制,提昇火箭推進系統效能與彈性。本次火箭飛試同時搭載太空中心研發之高動態型GPS導航接收機,火箭發射與飛行過程中,GPS導航接收機全程鎖定並提供10Hz導航資料。

遙測通訊收發系統則研製2.4GHz與434MHz的雙頻段收發系統,並自製在火箭端的兩頻段PA與天線,可達數百公里的傳輸距離。在分散式連網地面接收系統方面,則設計多組低成本地面雙頻接收系統,透過軟硬體的整合設計可更精準接收火箭下載的資料;同時整合3G網路,可將重要資訊即時後送遠端控制中心。火箭結構大量採用複合材料與輕合金,並成功研發大尺寸碳纖維纏繞技術,製作火箭大型壓力容器與發動機外殼,結合玻璃纖維與輕合金桁架製作航電段與鼻錐罩結構。另外,研發成功之減滾機構 (Yo-yo Despin),可以在1秒內將每秒滾轉3.5轉的火箭減滾到0轉,為國內太空科技首次重大突破。

此次HTTP-3S火箭飛試成功完成測試第二節火箭性能,除了技術全面提升,代表大學探空火箭技術進入一個新的里程碑,同時也讓整個團隊對預計於年底發射的雙節式大型探空火箭至100公里高空進行電離層科學實驗更具信心。

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