Le chapitre des étudiants pour l'exploration et le développement de l'espace (SEDS) de l'Université de Californie à San Diego a mené avec succès un essai de tir réel de son banc d'essai de moteur de fusée statique, Colosse, dans le désert de Mojave le 16 juin.

Les étudiants de premier cycle ont décidé de développer Colossus lorsqu'ils se sont heurtés à un barrage routier en 2016 alors qu'ils construisaient la première fusée propulsée par un moteur imprimé en 3D :il était difficile de tester le moteur de la fusée de manière rapide, réaliste, manière relativement peu coûteuse. Ils ne voulaient pas lancer la fusée, puisque cela signifierait qu'ils ne pourraient plus itérer sur sa conception, mais les tests en laboratoire ne fourniraient pas suffisamment d'informations pour garantir que le moteur fonctionnerait comme prévu. Ce dont ils avaient besoin, c'était d'un banc d'essai au feu statique qui soumet le moteur à tout le processus de lancement, mais tout boulonné au sol.

Le problème? Il n'y avait qu'un seul de ces bancs d'essai de moteurs-fusées disponible pour une utilisation dans une institution universitaire – l'Université Purdue – mais qui avait une longue liste d'attente et était plus cher que ce que les étudiants pouvaient se permettre.

Donc, avec le soutien de la NASA, ils ont construit le leur.

"La grande idée de ce système de test est de rendre l'accès à l'espace et à la recherche spatiale plus accessible aux personnes qui n'ont pas un budget énorme de 19 milliards de dollars, " dit Jack Najarian, un étudiant de troisième année en génie électrique à la Jacobs School of Engineering et président de SEDS à UC San Diego.

SEDS a défendu et développé le banc d'essai de moteur de fusée statique, et a réussi un premier essai de tir réel sur le site d'essai des Amis de la fusée amateur dans le désert de Mojave le 16 juin. Le moteur de fusée imprimé en 3D de SEDS, Ignus-II, était le moteur testé. Ignus-II a plus de poussée et un système de refroidissement plus efficace que son prédécesseur Ignus-I, le premier moteur imprimé en 3D lancé par une organisation étudiante.

Après avoir reconnu ce vide d'accessibilité des tests sur le marché et avoir souhaité créer un système pour répondre à leurs besoins en matière de tests ainsi qu'à ceux d'autres groupes d'étudiants et équipes de recherche universitaire, les étudiants de Colossus ont travaillé en étroite collaboration avec la NASA pour définir les directives techniques d'un tel système. La NASA a également attribué au groupe 100 $, 000 000 pour construire le système de test Colossus, et a participé activement tout au long du processus de conception et de construction de trois ans. Au cours de ces trois années, environ 60 étudiants de premier cycle ont contribué au banc d'essai des moteurs de fusée.

Le système Colossus s'adapte à une large gamme de conceptions de moteurs, et est équipé d'une interface de moteur échangeable et d'un polyvalent, système à double fluide cryogénique pour rendre cela possible. Un bouclier anti-souffle protège l'électronique et la plomberie complexes du souffle du moteur.

Lors d'un essai, le moteur testé ne quitte jamais le sol, mais subit le même processus que lors de son lancement. Pression, Température, la poussée et la force sont mesurées à une vitesse et une précision ultra-élevées avec une visualisation des données en direct disponible. Le système est logé dans une remorque mobile pour le transporter jusqu'au site de test sécurisé désigné par Friends of Amateur Rocketry dans le désert de Mojave, où ses bottes en acier sont boulonnées au béton pour garantir que le moteur reste statique. Le système Colossus est capable d'effectuer plusieurs tests en une journée.

« C'est à peu près le but de tout ce projet :fournir à la communauté des chercheurs et développeurs de la propulsion de fusées la possibilité de valider leurs idées de manière très rapide, " a déclaré Dennis Ren, un étudiant de quatrième année en génie électrique à l'UC San Diego et le chef de projet Colossus.

3, 2, 1… dépanner

Le processus qui a mené au succès du feu chaud a été un casse-tête. L'équipe SEDS a conduit le système Colossus dans le désert vendredi, 15 juin et a passé le samedi matin à faire fonctionner le système à travers une liste de contrôle de pré-test. Tous les systèmes étaient partis à 15 heures, mais une panne de l'allumeur signifiait que le propulseur ne s'allumait pas, et la première tentative a été un échec.

L'équipe électronique, dirigé par Matt Santos, étudiant à l'UC San Diego, diagnostiqué le problème et, après plusieurs tentatives, Jerry a truqué une solution. Il est temps de prendre deux.

Les préparatifs ont été faits pour la deuxième tentative, mais cette fois, il y a eu une panne causée par la solution au problème de panne de l'allumeur.

"Au moment où nous avons eu notre deuxième échec, il était déjà 21h30, " a déclaré Ren. "Nous manquions de propulseurs très bas et nous approchions de la fin de la fenêtre de test à 22 heures. Le moral de l'équipe était au plus mal. Les responsables des tests dans le bunker ont rapidement évalué la situation et ont décidé de rassembler des ressources pour lui donner une poursuite finale."

L'équipe a reconsolidé les propergols et les gaz, réinstallé l'allumeur et reprogrammé la procédure de test dans les 30 minutes. Puis, il était 3, 2, 1….

"Quand le chronomètre atteint zéro, des étincelles ont commencé à sortir du moteur, puis une belle, flamme soutenue du moteur plus forte que tout ce que nous avons entendu. C'était un succès, et l'équipe nous a applaudis. Nous criions, sauter, crier - la joie était écrasante. Deux ans de travail acharné ont finalement payé ! », a déclaré Ren.

Démocratiser les fusées

Colossus sera disponible pour d'autres groupes d'étudiants ou chercheurs universitaires pour une somme modique pour couvrir les frais de maintenance - de l'ordre de 1 $, 000 à 2 $, 000, ce qui est nettement inférieur au coût actuel de dizaines de milliers de dollars pour utiliser un système de test industriel existant aujourd'hui.

Ren a déclaré qu'il y avait déjà un intérêt pour les tests sur Colossus de la part de groupes de l'USC, UC Irvine, Texas A&M et l'Université de l'Alabama, et SEDS contacte d'autres universités pour voir comment Colossus pourrait les aider avec les tests statiques.

« Tout l'intérêt est venu du milieu universitaire parce que, historiquement, c'était un domaine qui manquait de capacités de test abordables, " dit Ren. " Il n'y a que deux bancs d'essai en ce moment - le nôtre et un à Purdue, et Purdue est très occupé et n'a pas beaucoup de capacité pour accueillir d'autres écoles.

"Nous construisons cela pour pouvoir exécuter plusieurs tests le même jour, permettre aux gens d'aller et venir, obtenir leurs résultats et améliorer rapidement la conception de leurs moteurs."

Pour les équipes qui souhaitent utiliser la plateforme de test, l'équipe SEDS doit d'abord vérifier si leur moteur et leurs équipements sont compatibles avec le système. Si c'est le cas, ils planifieront une heure pour un test sur le site de test sécurisé désigné.

L'équipe prévoit de faire de la maintenance et de la gestion de Colossus une entreprise gérée par les étudiants de premier cycle, avec une équipe d'exploitation dédiée dédiée à assurer la réussite des tests pour tous les utilisateurs au cours de la durée de vie de 10 ans du système.

Les sponsors du banc d'essai de tir réel Colossus incluent la NASA, Espace Parabilis, la National College Resources Foundation, Instruments Ganter, Vannes Gosco, Altium, OSML, Cryoquipe, Orbite vierge, Mesures Sentech, Cadence, Systèmes de procédés inoxydables, IMS, Circuits avancés, ECMS, 80/20 Inc, Najarian Trading et Reliance Metal.