超越SpaceX ——你有一些競爭。最近，我們受到啟發(fā)，開始涉足整個火箭行業(yè)，所以我們制作了樹莓派火箭一號，將其帶到了一個大領(lǐng)域，并試圖讓它飛起來。

發(fā)射火箭模型的刺激可能是一次難忘的經(jīng)歷。經(jīng)過數(shù)周甚至數(shù)月的規(guī)劃、設(shè)計、建造和測試，看到你的火箭升空會帶來一種成就感，這種成就感是很少有愛好能比得上的。搭配一些樹莓派硬件，你可以打開一個充滿樂趣的全新世界。天空是極限，或者更確切地說，它也不是。

如何制作火箭模型

如果你剛開始建造火箭模型，那么最簡單的方法就是從眾多可用的套件中購買一個。這些有各種形狀和尺寸，從初學者的簡單設(shè)計到高級建造者的復(fù)雜套件。這些套件通常配備了你需要的大部分材料，但你也需要一些額外的物品，如膠水、砂紙和油漆來組裝你的火箭。你必須切割和打磨散熱片，并添加其他組件，如鼻錐和發(fā)動機支架。其中包含了循序漸進的說明，所以非常簡單。

我需要一枚可以攜帶有效載荷的火箭，于是選擇了由Estes公司制造的名為“綠雞蛋”（https://estesrockets.com/product/007301-green-eggs/）的套件。它的設(shè)計目的是攜帶一個真正的雞蛋：它的想法是，你可以發(fā)射一個雞蛋，并將其安全返回地球，而不會使其破裂！使用油漆和模板，我很容易定制了我的火箭：

火箭模塊的工作原理

火箭發(fā)動機模塊是火箭的核心。它們提供必要的推力，將火箭從發(fā)射臺上升空。發(fā)動機由一個裝滿固體燃料推進劑的圓柱形紙板外殼組成，該外殼由點火器點燃。點火器由兩根電線之間的一小塊易燃材料組成。按下按鈕，電流流過點火器，使其起火并短暫燃燒。它本質(zhì)上是一個電子火柴：

點火器連接到9V直流電源

視頻鏈接：https://www.bilibili.com/video/BV1DV4y1z7yn/

點火器被放置在火箭發(fā)動機固體燃料底座的空腔中，并由塑料塞固定到位：

點火器、發(fā)動機和火箭組件

選擇合適的發(fā)動機

火箭發(fā)動機模塊有不同的尺寸和功率水平。這些通常標有字母和數(shù)字代碼，代表發(fā)動機的特性，從發(fā)動機的功率開始，即發(fā)動機產(chǎn)生的總脈沖（以牛頓秒為單位）。每個字母最多代表前一個字母總脈沖的兩倍，因此B發(fā)動機將比A發(fā)動機承受更高的火箭。根據(jù)火箭的重量和設(shè)計，為其選擇合適的發(fā)動機尺寸和功率，以確保安全成功發(fā)射，這一點很重要。以下視頻是C12-5發(fā)動機的靜態(tài)點火測試：

C12-5靜態(tài)點火試驗

視頻鏈接：https://www.bilibili.com/video/BV1Jo4y157r7/

字母后代碼中的第一個數(shù)字表示平均推力，或者發(fā)動機為火箭提供動力的速度。數(shù)字越高，速度就越快。

代碼中的最后一個數(shù)字告訴你發(fā)動機推力階段結(jié)束和彈射裝藥點火之間的延遲，以秒為單位。彈射可以讓你的降落傘展開，這樣你的火箭就可以安全地漂落回地球進行回收。再看一次靜態(tài)點火測試視頻，你可以看到，一旦發(fā)動機的主推力階段耗盡，延遲五秒后，較小的彈射裝藥推進劑就會點火。它朝著相反的方向發(fā)射，進入火箭本身。彈射裝藥將火箭分成兩部分，由彈性帶連接，釋放儲存在火箭體內(nèi)的降落傘。

我的火箭使用了Estes D12-5發(fā)動機。這是一種直徑24毫米的單級發(fā)動機，專為最大升力重量小于270克的火箭設(shè)計。非常適合Estes“綠雞蛋”。

有效載荷

當我在Tindie上偶然發(fā)現(xiàn)基于Rockit RP2040的火箭飛行控制器模型時，我不得不擁有一個。Rockit（火箭操作計算套件）是一款小巧便宜的飛行計算機，由芬蘭的Dan Invents為小型火箭設(shè)計。在其眾多功能中，該板具有高度計、加速度計和溫度傳感器，所有這些都將數(shù)據(jù)記錄到microSD卡中，用于飛行后分析。Dan在這個板上做得很好，甚至包括了一個具有2A電流輸出的5V升壓轉(zhuǎn)換器，以便控制更先進的火箭伺服系統(tǒng)。或者，它可以用來為樹莓派和相機賦能：現(xiàn)在我們正在討論！

組裝電子設(shè)備和外殼

我開始為Rockit板、電池（https://www.amazon.co.uk/EEMB-1100mAh-Battery-Rechargeable-Connector/dp/B08FD39Y5R/ref=sxts_rp_s_1_0？content-id=amzn1.sym.07198d44-a16f-4503-b71e-3f4c67470a0f%3Aamzn1.sym.07198d44-a16f-4503-b71e-3f4c67470a0f&crid=3EEL3AV8EVDR8&cv_ct_cx=3.7v%2Bbattery&keywords=3.7v%2Bbattery&pd_rd_i=B08FD39Y5R&pd_rd_r=b23eaeec-8401-480a-a55a-8c7cbb19bd89&pd_rd_w=UVnuW&pd_rd_wg=eWiEu&pf_rd_p=07198d44-a16f-4503-b71e-3f4c67470a0f&pf_rd_r=8FMW0J36Z2QDDCP5ZVPG&qid=1683272046&sbo=RZvfv%2F%2FHxDF%2BO5021pAnSA%3D%3D&sprefix=3.7v%2B%2Caps%2C81&sr=1-1-1890b328-3a40-4864-baa0-a8eddba1bf6a&th=1）、樹莓派 Zero（https://www.raspberrypi.com/products/raspberry-pi-zero/）和我們的廣角12MP相機模塊3（https://www.raspberrypi.com/products/camera-module-3/）設(shè)計和3D打印合適的有效載荷外殼：

我在電池和其他東西之間加了一個小開關(guān)，這樣它就可以很容易地通電了。然后，我在相機外殼上鉆了一個小孔，簡單地把整個東西滑到位：

Rockit板預(yù)裝了Dan的定制固件。該板有多種操作模式，一個微小的旋轉(zhuǎn)開關(guān)可以讓用戶在它們之間進行選擇。基本模式只需自動啟動電路板，并發(fā)出令人放心的嗶嗶聲，讓你知道一切都準備好了。傳感器可以接收發(fā)射的運動，并開始將數(shù)據(jù)記錄到microSD卡上，因此設(shè)置起來非常容易。

至于Pi Zero，我寫了一個小腳本，當你打開電路板的電源時，它會在30秒內(nèi)錄制視頻。計算機不適用簡單地通過斷開電源來關(guān)閉，這樣，當這種情況發(fā)生時，我唯一可能損壞的文件僅僅是火箭安全返回地球后的最后30秒剪輯。

剩下要做的就是最后的組裝。這包括包裝降落傘和連接鼻錐和有效載荷部分：

發(fā)射日

“上升的東西最后都會下降”這句話突出了模型火箭所涉及的微小固有風險。因此，為了確保安全和愉快的體驗，我們強烈建議加入一個遵守所有規(guī)則和條例的有組織的俱樂部。這樣，你就可以高枕無憂，專注于享受這種體驗的刺激。我與英國劍橋Pi Towers的East Anglian Rocketry Society合作：

這張照片顯示了EARS的財務(wù)主管Ian Lewis，他指導我完成了我的第一次發(fā)射體驗。關(guān)于火箭，他沒有什么不知道的。俱樂部允許訪客，所以即使你還沒有準備好飛行，你也可以享受一天的時間，觀看其他人的發(fā)射。這真是一個奇觀。作為一次性客人，你可以使用俱樂部的設(shè)施，以最低的費用發(fā)射你的第一枚火箭——這是一個在不成為會員的情況下嘗試火箭模型的好方法。

倒計時

一切就緒，倒計時通過揚聲器系統(tǒng)在你周圍回蕩?！拔?、四、三、二、一……起飛！”

這是一次完美的發(fā)射！降落傘展開，火箭輕輕地飄回地球。

視頻鏈接：https://www.bilibili.com/video/BV1Lo4y157vT

飛行數(shù)據(jù)

我們從發(fā)射場旁邊的場地取回了火箭，然后開始查詢我們的數(shù)據(jù)。Rockit板會自動將CSV文件寫入microSD卡，因此通過將其放入我的筆記本電腦并打開默認的電子表格查看器，我可以很快看到我們有飛行數(shù)據(jù)：

起飛！

電子表格非常直觀，以毫秒為單位顯示了每個傳感器記錄的數(shù)據(jù)。

這些數(shù)據(jù)都很吸引人，但我首先想知道的當然是我們飛得有多高：

高度計記錄了我們發(fā)射后8.8秒的最高點（我們火箭科學家稱之為遠地點），即154.3米，即506英尺。如果你想更詳細地了解，我已經(jīng)在這里提供了所有數(shù)據(jù)。

“樹莓派的鏡頭怎么樣？”我聽到你問。好吧，這就是我覺得有點不對勁的地方。我回到家，對我的第一次發(fā)布感到非常自豪，打開了主板，卻發(fā)現(xiàn)直到發(fā)射之前一直有視頻記錄，然后就什么都沒有了！

我不太清楚為什么攝像機停止了錄像。樹莓派非常擅長應(yīng)對火箭發(fā)射（看看Astro Pi - https://astro-pi.org/ 就知道了）。我需要做一些進一步的工作，然后我會再試一次。然而，眾所周知，火箭發(fā)射非常順利是罕見的。至少在階段分離之前，我們沒有進行快速的非計劃的拆卸。

審核編輯 ：李倩