Das McGill Rocket Team ist keine gewöhnliche Gruppe von College-Studenten. Seit 2015 beschäftigt sich eine wechselnde Gruppe von 100 hochkarätigen Ingenieursstudenten - angetrieben von einer Leidenschaft für Lernen und Innovation - mit dem Design, der Herstellung, dem Start und der Bergung von raketenbezogenen Technologien. Mit dem Sponsoring von Digi hat das Team an internationalen Wettbewerben teilgenommen, die die Luft- und Raumfahrttechnik fördern und die zukünftigen Führungskräfte dieser Branche ermutigen.
Neue Höhen anstreben
Angelockt von der Möglichkeit, etwas über Raketentechnik zu lernen und in einer Weltklasse-Startanlage in New Mexico gegen mehr als 100 andere College-Teams anzutreten, begibt sich das McGill Rocket Team jedes Jahr auf eine neue Mission: nach den Sternen zu greifen. Die Teammitglieder arbeiten in separaten Gruppen, die sich auf verschiedene Bereiche spezialisieren - Nutzlast, Antrieb, Aerostrukturen und Avionik - mit dem Ziel, beim Space Port America Cup die höchste Auszeichnung zu erlangen.
Kürzlich nahm das McGill Rocket Team an dem Wettbewerb für feststoffbetriebene Raketen teil, die eine Höhe von 30.000 Fuß erreichen. Es war eine ehrgeizige Anstrengung für das Team über alle Disziplinen hinweg - einschließlich der Avionik, die von Mei Qi Tang, einer Studentin im dritten Jahr, mit geleitet wurde.
"Wir begannen damit, uns die Leistungen von McGill aus früheren Jahren anzusehen", sagte sie. "In einem früheren Jahr hatten wir jedoch auf der 10.000-Fuß-Ebene gewonnen, also wollten wir uns selbst anspornen, in einer größeren Höhe zu konkurrieren - und das erforderte ein völlig neues Design."
Das Element, das McGill von früheren Projekten übernommen hat, ist ein Digi-Funkgerät, das in das 3-Pfund-Avionikpaket integriert ist. Die Funkkommunikation ist unerlässlich, da die Wettbewerbsregeln vorschreiben, dass die Rakete vollständig geborgen und wiederverwendet werden muss. Die Funkübertragung von GPS-Daten hilft dem Team, die Rakete nach dem Start zu lokalisieren.
"Wir haben den Digi XBee® 900 zuvor bei unserem Wettbewerb in 10.000 Fuß Höhe eingesetzt", sagte Tang. "Der Höhenunterschied brachte jedoch einige Herausforderungen mit sich. Wenn wir 30.000 Fuß erreichen, gibt es höhere Drifts und einen größeren Erholungsradius - bis zu 10 bis 15 Kilometer." Für das neue Design entschied sich das Avionik-Team von McGill für das Digi XTend 900 MHz-Funkgerät, das von Digi auf Sponsoring-Basis zur Verfügung gestellt wurde.
Das Digi XTend Modul nutzt die Agilität des Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS), um Störungen zu vermeiden, indem es bei jeder Paketübertragung oder -wiederholung auf eine neue Frequenz springt. Die Sendeleistung ist per Software von 100 mW bis 1 W einstellbar - die maximale Ausgangsleistung, die von Regierungen erlaubt ist, die 900 MHz als lizenzfreies Band nutzen. Das Digi XTend Modul bietet eine zwei- bis achtfache Reichweite im Vergleich zu anderen Modulen, die im lizenzfreien 900-MHz-Frequenzband arbeiten - bis zu 40 Meilen - dank proprietärer Technologien, einschließlich überlegener Empfängerempfindlichkeit, Störungsimmunität, Modulations-/Demodulationstechniken und mehr.
3… 2… 1…
Etwa einen Monat lang konfigurierte und testete das Avionik-Team das Digi XTend Modul mit der Digi XCTU® Software, einem kostenlosen Konfigurations- und Test-Toolset, mit dem Entwickler Digi RF-Module einrichten, konfigurieren und testen können. "Wenn man gerade lernt, wie man mit Funkgeräten umgeht, ist Digi XCTU das Tool der Wahl", so Tang. "Wir haben es benutzt, um sehr schnell einen Prototyp zu entwickeln. Der gesamte Test- und Entwicklungsprozess verlief sehr schnell."
Sie erklärte, dass viele der Teammitglieder noch nicht zur Schulklasse gehören und dass sie mit dem Benutzerhandbuch und ohne weitere Anweisungen in der Lage waren, sich schnell zurechtzufinden. "Man braucht kein tiefes technisches Verständnis, um die Software zu benutzen und das Funkgerät zu konfigurieren und zu integrieren. Wir waren in der Lage, das Digi XTend Funkgerät so zu konfigurieren, dass es nicht nur GPS-Koordinaten, sondern auch die Zeit, die Höhe (berechnet anhand des Luftdrucks), die Temperatur, die Beschleunigung, das Magnetfeld und die Orientierung mithilfe eines Gyroskops überträgt."
Die McGill-Rakete - 11,1 Fuß hoch, mit einem 5-Zoll-Durchmesser - war bald startbereit und erreichte eine Spitzengeschwindigkeit von Mach 1,7. Die Verwendung einer niedrigeren Datenrate und der maximalen Leistung von 1 Watt erhöhte die Signalreichweite des Digi XTend. Das gesamte Avionikpaket wurde ebenfalls robuster gestaltet. "Die Rakete erreicht Überschallgeschwindigkeiten, daher gibt es viele Vibrationen", sagte Tang. "Und während des Abstiegs entfalten wir zwei Fallschirme, was einen großen Luftwiderstand erzeugt, so dass das Funkgerät dem standhalten muss. Zweifellos machen die Reichweite, das Leistungsprofil und die Kosten das Digi XTend zu einer hervorragenden Wahl für diese Anwendung."
Sie sagte auch, dass das Team insbesondere die Vorteile der Verwendung von Digi XCTU für die Entwicklungsumgebung genossen hat, da es alle benötigten Ressourcen bereitstellte und die Lernkurve für die Studenten verkürzte.
"Und natürlich sind wir allen unseren Sponsoren, einschließlich Digi, sehr dankbar. Ohne sie könnten wir das wirklich nicht erreichen."