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Verso un nuovo inizio
Minerva II – IREC 2025 è il progetto da competizione con cui il Sapienza Rocket Team intende partecipare, dal 9 al 14 giugno in Texas, nella categoria 10 000 ft COTS dell’International Rocket Engineering Competition (IREC).
Il razzo trasporterà un payload scientifico da 2 kg e, grazie alla sua struttura in materiali compositi e alluminio, sarà in grado di resistere a elevate accelerazioni e velocità. Raggiungeremo con precisione la quota target tramite l’utilizzo di un sistema di aerofreni.
Minerva II è il risultato di mesi di progettazione, test e collaborazione tra 84 studenti uniti dalla passione per lo spazio e l’ingegneria.
Il sistema di aerofreni di Minerva II, progettato per garantire il raggiungimento preciso dell’altitudine target di 10.000 piedi, si compone di una struttura leggera in alluminio, suddivisa in due sezioni principali e dotata di un meccanismo a camma azionato da un servomotore KAVAN.
La struttura portante, organizzata in una configurazione ortogonale cruciforme, integra guide lineari e un sistema camma-carrello che converte la rotazione dell’attuatore in un movimento lineare.
La relazione tra l’angolo di rotazione della camma e l’estensione lineare del carrello è descritta da una funzione lineare.
Questo preciso controllo meccanico consente un’estensione modulata degli aerofreni durante il volo, fondamentale per raggiungere con accuratezza l’apogeo desiderato.
Il Simulatore a 6 Gradi di Libertà (6DoF) sviluppato dal Dipartimento di Mission Analysis è uno strumento di simulazione numerica avanzata per l’analisi del volo di razzi studenteschi.
Il modello integra la dinamica rigida del prototipo, considerando simultaneamente i moti traslatori e rotatori, e applicando le equazioni di movimento di Newton-Eulero. Tiene conto delle forze aerodinamiche (incluso il coefficiente di resistenza variabile con l’altitudine e la velocità), dei momenti di inerzia, delle forze gravitazionali (modello gravitazionale terrestre aggiornato) e delle perturbazioni esterne.
Il simulatore è stato attualmente ottimizzato per l’analisi di traiettorie, la previsione dell’accuratezza di lancio e l’analisi dei margini di sicurezza, risultando essenziale per la progettazione e validazione di Minerva II.
In futuro, il sistema sarà in grado di modellare il comportamento di sistemi di controllo anche differenti dagli aerofreni, come quello basato su canard simulando l’effetto di manovre complesse durante le diverse fasi del volo.
Il nostro payload è stato sviluppato in collaborazione con il Dipartimento di Geodesia dell’Università di Roma La Sapienza, e ha lo scopo di tracciare la traiettoria del razzo durante il volo con elevata precisione, arrivando a misurare variazioni di velocità nell’ordine di pochi millimetri al secondo.
Per farlo, è stata utilizzata la tecnologia GNSS: un sistema di navigazione satellitare, che ci permette di raccogliere dati molto dettagliati sulla posizione e sulla velocità del razzo. Tramite l’uso di una tecnica variometrica, possiamo ottenere misure estremamente accurate in tempo reale.
Il sistema è composto da due ricevitori GNSS, due antenne e un microcontrollore, il tutto collegato a un Raspberry Pi che registra i dati durante il volo..
Tutti i dati raccolti vengono poi analizzati con un software dedicato, attualmente testato a terra, ma pensato per essere integrato a bordo in futuro, per avere analisi in tempo reale direttamente durante il volo.
I test effettuati hanno dimostrato che il sistema è affidabile e in grado di garantire una precisione fino a 2 mm/s sugli assi orizzontali e 3 mm/s su quello verticale.
