使用 Raspberry Pi 進行火箭飛行

超越 SpaceX——你有一些競爭。 最近，我們受到了進入整個火箭行業的啟發，因此我們製作了 Raspberry Pi Rocket One，將其帶到了一個廣闊的領域，並嘗試讓它飛翔。

發射模型火箭的快感可能會是一次難忘的經歷。經過幾週甚至幾個月的規劃、設計、建造和測試，看到你的火箭翱翔天空會帶來一種很少有愛好可以比擬的成就感。將其與一些 Raspberry Pi 硬件配對，您可以打開一個全新的樂趣世界。天空是極限，或者更確切地說，它不是。

如何製作火箭模型
如果您不熟悉構建模型火箭，那麼最簡單的入門方法就是購買眾多可用套件之一。它們有各種形狀和尺寸，從適合初學者的簡單設計到適合高級搭建者的複雜套件。這些套件通常附帶您需要的大部分材料，但您還需要一些額外的物品，例如膠水、砂紙和油漆才能組裝火箭。您必須切割和打磨散熱片，並添加其他組件，例如鼻錐和發動機支架。其中包含分步說明，因此非常簡單。

我需要一枚可以承載有效載荷的火箭，並選擇了 Estes 製造的名為Green Eggs的套件。它的設計目的是在船上攜帶一個真正的雞蛋：這個想法是你可以發射一個雞蛋並將其安全返回地球而不會破裂！使用油漆和模板，我適當地定制了我的火箭：



模型火箭的工作原理

模型火箭發動機是火箭的心臟。它們提供必要的推力，將火箭從發射台升空。發動機由充滿固體燃料推進劑的圓柱形紙板外殼組成，使用點火器點燃。點火器由兩根電線之間的一小塊易燃材料組成。按下按鈕時，電流流過點火器，使其著火併短暫燃燒。它本質上是一場電子比賽

點火器被放置在火箭發動機固體燃料底部的空腔中，並通過塑料塞固定到位：



選擇合適的發動機

模型火箭發動機有不同的尺寸和功率水平。這些通常標有代表發動機特性的字母和數字代碼，從其功率開始——它產生的總脈衝（以牛頓秒為單位）。每個字母最多代表前一個字母總衝量的兩倍，因此 B 發動機將比 A 發動機攜帶更高的火箭。根據火箭的重量和設計，為火箭選擇合適的發動機尺寸和功率非常重要，以確保安全、成功的發射。以下影片是 C12-5 發動機的靜態點火測試:

https://www.raspberrypi.com/app/uploads/2023/05/igniter.mp4

代碼中字母後的第一個數字代表平均推力，或者發動機為火箭提供動力的速度。數字越大，速度越快。

代碼中的最後一個數字告訴您發動機推力階段結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飄回地球以便取回。再次觀看靜態點火測試視頻，您可以看到，一旦發動機的主推力階段耗盡，在延遲五秒後，較小的噴射裝藥推進劑就會點燃。它向相反的方向發射，射入火箭本身。彈射裝藥將火箭分成由彈性條連接的兩部分，釋放火箭體內儲存的降落傘。

我的火箭使用了 Estes D12-5 發動機。這是一款直徑為24毫米的單級發動機，專為最大升力小於270克的火箭而設計。非常適合Estes Green Eggs。

有效載荷


當我在Tindie 上偶然發現基於 Rockit RP2040 的模型火箭飛行控制器時，我就必須擁有一個。Rockit （火箭操作計算套件）是芬蘭Dan Invents為小型模型火箭設計的一款緊湊且便宜的飛行計算機。該板具有眾多功能，其中包括高度計、加速度計和溫度傳感器，所有這些傳感器都將數據記錄到 microSD 卡上以供飛行後分析。Dan 在這塊板上做得非常出色，甚至還包括一個具有 2A 電流輸出的 5V 升壓轉換器，以便控制更先進火箭技術的伺服系統。或者，它也可以用於為 Raspberry Pi 和相機供電：現在我們正在談論！

組裝電子器件和外殼

我開始為 Rockit 板、電池、Raspberry Pi Zero和我們的廣角12MP相機模塊3 設計和 3D 打印合適的有效負載外殼：



我在電池和其他部件之間添加了一個小開關，這樣就可以輕鬆地打開電源。然後我在相機外殼上鑽了一個小孔，然後將整個部件滑入到位：



Rockit 主板預裝了Dan的定制固件。該板有多種操作模式，並且一個微型旋轉開關可以讓用戶在它們之間進行選擇。基本模式只是自動武裝您為開發板通電，並發出令人安心的蜂鳴聲，讓您知道一切都已準備就緒。傳感器捕捉到發射的運動並開始將數據記錄到microSD卡上，因此設置非常簡單。

至於Pi Zero，我編寫了一個小腳本，當您給開發板通電時，它會錄製30秒的影片。電腦不熱衷於簡單地通過斷開電源來關閉，這樣，當發生這種情況時，我可能損壞的唯一文件是火箭安全返回地球後的最後30秒剪輯。

剩下要做的就是最後的組裝。這包括包裝降落傘並連接鼻錐和有效載荷部分：



發布日

“有升必有降”這句話強調了模型火箭技術中固有的小風險。因此，為了確保安全和愉快的體驗，我們強烈建議您加入一個遵守所有規則和規定的有組織的俱樂部。這樣，您就可以安心並專注於享受體驗的快感。我與東安格利亞火箭協會合作，該協會位於英國劍橋的 Pi Towers：



照片中的是 EARS 的財務主管伊恩·劉易斯 (Ian Lewis) ，他引導我完成了我的第一次發布體驗。關於火箭，他無所不知。該俱樂部允許遊客參觀，因此即使您還沒有準備好飛行，您也可以享受一天的時間，觀看其他人的發射。這確實是一個奇觀。作為一次性客人，您可以使用俱樂部的設施並以最低的費用發射您的第一枚火箭 - 這是無需成為會員即可嘗試模型火箭技術的好方法。原文出處: https://www.raspberrypi.com/news/rocketry-with-raspberry-pi/