Medusa è il razzo da competizione del Sapienza Rocket Team per l’International Rocket Engineering Competition (IREC) 2026, che si è tenuta a Midland, in Texas.
Costruito attorno a un sistema di recupero completamente privo di pirotecnica e a un’avionica sviluppata internamente, rappresenta la piattaforma SRAD più avanzata realizzata finora dal team.
Durante il lancio in competizione, il nostro motore commerciale ha subito un CATO poco dopo il decollo, interrompendo il volo ben prima di raggiungere la quota target. Tuttavia, ognuno dei nostri sottosistemi sviluppati internamente ha funzionato esattamente come previsto: computer di volo, aerofreni, sistema di espulsione a CO₂ e paracadute.
Medusa trasporta un payload CubeSat 3U contenente un esperimento sulla materia attiva: robot azionati tramite vibrazione, tracciati in tempo reale attraverso una combinazione di sensori a effetto Hall e fototransistor.
Questo payload ha valso all’SRT il terzo posto nella SDL Payload Challenge di IREC 2026.
Medusa si affida a un sistema di recupero a doppio spiegamento, costruito attorno a un’architettura senza pirotecnica basata su CO₂ anziché sulla tradizionale polvere nera: una scelta deliberata che evita i vincoli di gestione e approvvigionamento della polvere nera, mantenendo al contempo prestazioni costanti in quota.
Il sistema si basa su una ridondanza completa SRAD/COTS, con due catene indipendenti che azionano ciascun evento di spiegamento.
All’apogeo, un paracadute drogue ad anello (ringslot) viene espulso lateralmente attraverso il tubo corpo tramite un mortaio a pistone: il sistema SRAD “Mulerna-HPP” perfora una cartuccia di CO₂ con un punzone a molla e alimenta il mortaio attraverso una camera di perforazione sigillata e un tubo pneumatico dedicato, mentre un dispositivo CO₂ COTS indipendente (CDA) fornisce una ridondanza completamente separata sul proprio percorso di pressurizzazione. Più in basso, a 1.400 ft AGL, il paracadute principale anulare viene spiegato tramite la separazione dell’ogiva dalla fusoliera, azionata dal sistema SRAD “Mulerna H“, che utilizza lo stesso principio del punzone a molla per pressurizzare direttamente il vano, anch’esso supportato da un’unità CDA COTS indipendente.
La catena del drogue opera con CO₂ da 20 g primaria / 25 g di backup, mentre la catena principale sale a 25 g primaria / 38 g di backup. Poiché entrambe le catene sono completamente disaccoppiate sia dal punto di vista logico che del percorso di pressurizzazione, il guasto di una non compromette mai l’altra, garantendo una discesa sicura e controllata sotto gli 11 m/s anche in uno scenario degradato.
Il vano avionica ospita i computer di bordo, le batterie e le videocamere di bordo. Per facilitare l’accesso, la sezione utilizza una configurazione a guscio diviso (split shell), in cui il tubo corpo è suddiviso lungo la sua lunghezza in tre pannelli rimovibili. Questo permette al team di raggiungere rapidamente l’elettronica anche mentre il razzo si trova sulla rotaia di lancio.
Tutte le schede sono montate su un’unica piastra stampata in 3D, fissata ai longheroni interni, e ogni batteria dispone di un proprio alloggiamento protettivo per limitare il contatto e ridurre l’usura da vibrazione durante il volo.
Due videocamere di bordo sono montate simmetricamente su gusci opposti per mantenere l’equilibrio aerodinamico: una è puntata verso l’ogiva per riprendere lo spiegamento del drogue, l’altra è rivolta verso gli aerofreni per monitorarne le prestazioni in volo.
Il vano gestisce due pipeline d’azione completamente indipendenti, una COTS e una SRAD, del tutto separate sia dal punto di vista logico che di alimentazione. Sul lato COTS, un computer di volo CATS Vega gestisce la telemetria su LoRa FHSS a 2,4 GHz, abbinato a un tracker Altus Metrum Telemetrum operante su GFSK a 70 cm. Sul lato SRAD, il nostro computer di volo sviluppato internamente, Cerere, è costruito attorno a un RP2350 dual core M33 a 150 MHz con 16 MB di flash, e legge un barometro LPS22DF insieme a due IMU LSM6DSV80x (±16 g / ±2000 dps) e un magnetometro LIS2MDL. Cerere è abbinato a un modulo backpack dedicato che integra un ricevitore GNSS TESEO LIV4F, con precisione di 0,7 m, e un modulo LoRa RAK3172 per il proprio collegamento di telemetria.
È Cerere a gestire lo spiegamento principale, lo spiegamento del drogue e il controllo degli aerofreni, mentre la catena COTS funge da backup completo per l’espulsione dei paracadute, così che nessun singolo guasto possa compromettere il recupero del razzo.
Il payload di Medusa è un esperimento in formato CubeSat 3U che studia la materia attiva attraverso particelle auto-propulse. È alloggiato all’interno di una struttura “Build-a-CubeSat” modificata e contiene quattro arene ottagonali, ciascuna delle quali ospita un Hexbug, un piccolo robot stick-slip alimentato da un motore a massa eccentrica rotante. Gli Hexbug ricevono l’alimentazione dall’esterno tramite pavimenti PCB placcati in rame, così da eliminare del tutto la necessità di una batteria di bordo. L’obiettivo dell’esperimento è osservare come le diverse fasi del volo influenzino il moto browniano e la chiralità del percorso di queste particelle. Per tracciarne la posizione, il team ha costruito due sistemi di rilevamento indipendenti: una griglia di 32 sensori a effetto Hall tridimensionali sotto il pavimento dell’arena, che interpola la posizione a partire dal campo magnetico dell’Hexbug, e una matrice di 204 fototransistor lungo le pareti di ciascuna arena, che triangola la posizione utilizzando quattro LED direzionali montati sull’Hexbug stesso. Avere due metodi di tracciamento separati ha fornito al team dati ridondanti e ad alta risoluzione durante l’intero volo.
Questo lavoro è stato premiato ad IREC 2026, dove il payload si è aggiudicato il terzo posto nella SDL Payload Challenge.
Gli aerofreni di Medusa sono ciò che conferisce al razzo il controllo attivo della quota, permettendogli di correggere le variazioni reali durante l’ascesa e raggiungere con precisione l’apogeo target di 10.000 ft.
Dal punto di vista meccanico, il sistema utilizza un meccanismo a camma e carrello che converte la rotazione del servomotore in un movimento lineare di quattro petali. La camma ha quattro bracci radiali, ciascuno terminante in un perno in bronzo che scorre lungo scanalature curve e divergenti ricavate nei petali, così che, mentre la camma ruota, i perni spingono i petali verso l’esterno in direzione radiale. Una boccola in Teflon autolubrificante è posizionata tra la camma e il treno di ingranaggi per mantenere basso l’attrito rotazionale per tutta la durata della combustione.
Sul lato del controllo, gli aerofreni si attivano quando il razzo scende sotto Mach 0,8 durante la fase di coasting, poiché questa è l’unica finestra in cui il controllo attivo è consentito dal regolamento della competizione. Il team ha formulato il problema come una strategia di Model Predictive Control, risolvendo a bordo e in tempo reale un problema di ottimizzazione convessa per seguire una traiettoria di riferimento verso l’apogeo target. Il controllore opera a 6 Hz, ricevendo le stime di velocità e quota dal filtro di Kalman di bordo e ricalcolando l’estensione ottimale degli aerofreni a ogni passo, con un ritardo di appena circa 50 millisecondi dalla lettura del sensore all’attuazione. Nelle simulazioni Monte Carlo condotte su un’ampia gamma di dispersioni, il 95% delle traiettorie è atterrato entro 10 metri dall’apogeo target di 3.048 metri, a dimostrazione di quanto sia effettivamente ristretto il margine di controllo raggiungibile.
Le quattro alette alloggiano in un Fin Canister modulare, composto da quattro anelli in alluminio 6061 lavorati a CNC, imbullonati alla fusoliera appena sopra la Boat-tail. Questa configurazione consente di installare e fissare le alette con bulloni radiali solo dopo l’integrazione del motore, semplificando notevolmente la sequenza di assemblaggio finale.
Dal punto di vista strutturale, ogni aletta è realizzata come un pannello sandwich in fibra di carbonio, con pelli in prepreg avvolte attorno a un’anima in Koridion. Il Koridion è un materiale attivo che si espande durante la cura, premendo così ogni strato saldamente contro lo stampo dall’interno verso l’esterno. Questa stessa proprietà ha permesso al team di inserire un inserto in alluminio direttamente nell’anima per i punti di fissaggio filettati, mantenendo le alette leggere e rigide pur resistendo a ripetuti montaggi e smontaggi senza usurare la filettatura. Ogni aletta utilizza inoltre un profilo alare progettato su misura, ottimizzato tramite analisi CFD dedicate per ottenere le migliori prestazioni aerodinamiche e il miglior margine di flutter in tutto l’inviluppo di volo.
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