征集探空火箭箭载科学实验题目和方案
虎哥2011/05/27喷气推进 IP:四川
探空火箭除测试高空的基本气象参数之外,更重要的是完成在地面和低空无法完成的科学探测与科学实验,或者利用其高度、速度或重力条件进行短暂的工程技术试验。现向大家征集箭载科学实验的题目和方案,希望大家踊跃参与。

要求:为科学实验取一个适当的题目,指明实验的目的、理论依据,并设计实验方案和实验装置。设计实验方案时,请注意考虑实际条件,尽量缩小体积、质量,并提出数据存储的方式。实验尽量做到自动进行,而不需要通过地面遥控。

分配的实验舱尺寸:按直径60mm,长度200mm考虑,质量不超过500g。越小越好,如果尺寸能符合玉兔2号的通用规范,就可以提前在玉兔系列火箭上做升空测试。当然尺寸并不拘泥于上述要求,如果您的实验方案非常出色且意义重大,科创航天局会在可能的范围内修改火箭设计,想方设法把装置送到高空去。
来自:航空航天 / 喷气推进
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~~空空如也
zhaokenb
13年8个月前 IP:未同步
297008
题目:高空大气采样
理论依据:若玉兔2号射高超过10km,抵达平流层,平流层大气与对流层交换并不是很密切,所以平流层大气与对流层大气成分应当有一定的差距,而资料中只是描述所有水汽与杂质集中在对流层(即平流层没有水汽与杂质),但并未指明杂质的具体成分,所以有必要进行取样研究
实验装置设计:因为我对电子技术一窍不通,所以只能给出一个大致思路
              实验材料:电动吸气机一只,使用thallium的XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/t/26182
                                          橡皮管一小段,一个计时用电路板(不清楚怎么设计)
                        漆包线1m,焊锡一小段,长形气球一只
首先将橡皮管固定在电动吸气机的出气口,然后橡皮管另一端连接气球。将电动吸气机的电池盒拆出,按照以下电路图连接
大气取样设计.png
红色线段即一小段焊锡,整个电路需要经过火箭开伞药,并将焊锡埋入开伞药中

实验原理:开伞药工作后,熔断焊锡,使整个电路开始工作,吸气机向气球内充入空气(地面先计算充气所需时间为t,并设置计时电路自动断开时间为t),在t时间后,电路自动断开,停止充气,此时高空大气已经充入气球,然后随火箭返回地面即可
根据估计,该硬件完全符合尺寸要求与质量要求
+200
科创币
科创网
2011-05-28
请注意高空气压很低。
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薛定谔的猫
13年8个月前 IP:未同步
297020
高层大气测量,搭载温度计,湿度计co2浓度计等
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拔刀斋
13年8个月前 IP:未同步
297027
红外、紫外光电元件,以及相应各波长的滤光片
测可见太阳光、大气散射光当中红外线强度(对应CO2吸收)、紫外线强度(对应臭氧吸收)的变化
与空气样本进行对比,观测温室效应和臭氧层破坏的情况。

采样用一个气瓶加上进气、排气电磁阀,进气在火箭头部空速管、排气在火箭侧面,气瓶内装压力传感器。
采集样本时先打开两个阀对瓶内原有气体进行吹除,后关闭排气阀采样,最后关闭进气阀保存。
气瓶内空气样本的压强低于地面大气压,回收时如果泄漏会被地面空气污染,因此用压力传感器检测气瓶有没有泄漏。
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jrcsh
13年8个月前 IP:未同步
297040
~~~~难到就只能“捉点”空气回来玩玩
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hefanghua
13年8个月前 IP:未同步
297060
我懒得分开贴,将实验舱的设计与实验内容一起写了。一个人好像无法实现复杂的设计吧。


题目:空间拍摄,零重力实验
    火箭采用头大身细的结构(参考自长征号外形),高速时可以减小火箭的摩擦,同时实验舱设计直径就可扩充为10cm。设计发射重量至少应在1kg,一组像样的电池再算上实验舱金属外壳重量可能都超过这个值了,当然设计时尽可能节约。
    实验舱为圆筒形,分为供电部分、传感部分、数据处理部分、数据存储部分、数据发送部分组成主控器,对于小火箭,姿态部分的控制信号也由主控器负责,即使多级分离也只是断开控制线。传感部分除了有火箭基本数据传感外,还包括微型摄像机/照相机及调整角度、焦距(如果没有变焦镜头)的小电机。外壳紧贴柔性太阳能电池板(比普通的玻璃壳的轻N多,效率也略高)。电池板的向光面可不用深色,由电池板吸热量以及与内部舱的低温交换之后的平均温度决定,可前期软件仿真计算决定。实验舱采用水冷循环方式使内部温度均匀,循环水的储热能力应够晒太阳时和进入本影区时使用,毕竟两三百度的温差不是一般元件能承受的。所有电子部分与外壳保持1cm左右安全距离,均用环氧树脂包裹以提高抗加速能力、导热能力,并做好适当的防辐射屏蔽。在温度过高、过低的情况下,锂电池还要能够驱动制冷片降温、加热控制部分以免温度超过工作温度而损坏,不过功率不用太多。如果设计寿命小于12小时就没必要水冷了。
    虽然航空类产品一般都至少两个同样的零件做为备用,但是考虑重量的原因,即使是用于备用功能,也应该与其它功能复用,也就是不考虑独立的备用部件。本设计的部件(包括锂电独立供电时间)至少为12小时。实验可由预先编好的程序自动完成。以上设计需不断实验验证才能发射,避免出问题。

    微型摄像机/照相机可完成的实验内容为空间拍摄,包括星空摄影(包括几大行星拍摄、星座拍摄、昴星团拍摄)、地球全景拍摄、空间站特写、独特的日出效果(注意相机防护)。主要目的是在无大气干扰的情况下拍摄成相册,作为曾经到过大气层顶端的留念。如果能拍摄升空过程就更好了(纯粹为梦想)。
    零重力实验内容是观测舱内液滴自由运动,可能有液滴的碰撞重组、拆分,碰外壳蒸发、凝结等。拟采用移动相机角度并开启微距拍摄。如果舱内是真空的可能有其它现象可供观察。实验结果可暂存于存储卡中,到接收站可接收的方位时传回地面。
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小哈_abc
13年8个月前 IP:未同步
297076
采集高空空气尘埃样本。。。
用消过毒的洁净纱布过滤空气。。
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虎哥作者
13年8个月前 IP:未同步
297093
大家的提议很好,希望将方案具体化一些,因为运载能力有限,需要通过具体的方案考察其实现难度。
希望大家偏向于近代物理实验,提出一些假设,并通过实验来证实或证伪。
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dd
13年8个月前 IP:未同步
297095
引力红移...
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zhaokenb
13年8个月前 IP:未同步
297175
回 6楼(迷雾水珠) 的帖子
先回复 管理员:正因为气压小,所以借助吸气机,气球在火箭内部,可视为刚性(最后火箭壳体会整个限制住气球),这样通过吸气机,气球内部的气压高于高空大气压
6L的方案可以加载在我的方案上,只需要将棉布覆盖在吸气机进气口上就行了,但我觉得棉布的洁净度可能不行,无法区分尘埃,6L的方案只适用于对微生物的采集,若换成凝胶的话效果更好
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