Das McGill Rocket Team ist keine gewöhnliche Gruppe von College-Studenten. Seit 2015 befasst sich eine wechselnde Gruppe von 100 hochkarätigen Ingenieursstudenten - angetrieben von der Leidenschaft für Lernen und Innovation - mit der Entwicklung, Herstellung, dem Start und der Bergung von Raketentechnologien. Mit der Unterstützung 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
Jedes Jahr begibt sich das McGill Rocket Team auf eine neue Mission: Es will nach den Sternen greifen, weil es die Möglichkeit hat, etwas über Raketentechnik zu lernen und in einer Weltklasse-Startanlage in New Mexico gegen mehr als 100 andere Hochschulteams anzutreten. Die Teammitglieder arbeiten in getrennten Gruppen, die sich auf verschiedene Bereiche spezialisieren - Nutzlast, Antrieb, Flugzeugstrukturen und Avionik - und versuchen, beim Space Port America Cup die höchste Auszeichnung zu erringen.
Kürzlich nahm das McGill Rocket Team am Wettbewerb für Feststoffraketen teil, die eine Höhe von 30.000 Fuß erreichen. Es war eine ehrgeizige Anstrengung für das Team in allen Disziplinen - einschließlich der Avionik, die von Mei Qi Tang, einer Studentin im dritten Studienjahr, mit geleitet wurde.
"Zunächst haben wir uns die Leistungen von McGill aus früheren Jahren angesehen", sagte sie. "In einem früheren Jahr hatten wir jedoch auf einer Höhe von 10.000 Fuß gewonnen, also wollten wir uns 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 schwere Avionikpaket integriert ist. Die Funkverbindung 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 bereits bei unserem Wettbewerb in 10.000 Fuß Höhe eingesetzt", so Tang. "Der Höhenunterschied stellte uns jedoch vor einige Herausforderungen. 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 McGill-Avionikteam für das Digi XTend 900 MHz-Funkgerät, das von Digi auf Sponsoringbasis zur Verfügung gestellt wurde.
Das Digi XTend Modul nutzt die Agilität des Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS), um Interferenzen 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 achtmal höhere Reichweite als andere Module, die im lizenzfreien 900-MHz-Band arbeiten - bis zu 40 Meilen - dank proprietärer Technologien, einschließlich überlegener Empfängerempfindlichkeit, Störfestigkeit, Modulations-/Demodulationstechniken und mehr.
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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 Funkgeräte benutzt, ist Digi XCTU das Tool der Wahl", so Tang. "Wir haben damit sehr schnell einen Prototyp entwickelt. 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 Anleitungen in der Lage waren, sofort loszulegen und die Dinge schnell zu verstehen. "Man braucht kein großes technisches Wissen, um die Software zu benutzen und das Funkgerät zu konfigurieren und zu integrieren. Wir konnten das Digi XTend-Funkgerät so konfigurieren, dass es nicht nur GPS-Koordinaten, sondern auch Zeit, Höhe (berechnet anhand des Luftdrucks), Temperatur, Beschleunigung, Magnetfeld und Orientierung mithilfe eines Gyroskops überträgt."
Die McGill-Rakete - 11,1 Fuß hoch, mit einem Durchmesser von 5 Zoll - war bald zum Start bereit und erreichte eine Spitzengeschwindigkeit von Mach 1,7. Die Verwendung einer niedrigeren Datenrate und der maximalen Leistung von 1 Watt erhöhte die Reichweite des Digi XTend-Signals. Das gesamte Avionikpaket wurde ebenfalls robuster gestaltet. "Die Rakete erreicht Überschallgeschwindigkeiten, daher gibt es viele Vibrationen", sagt Tang. "Und während des Abstiegs werden zwei Fallschirme ausgefahren, die einen großen Luftwiderstand erzeugen, 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."