在行政院科技部、国家实验研究院国家太空中心与国立交通大学经费支持,及国家实验研究院台湾台风洪水研究中心提供气象预测数据协助下,国内最具规模的跨校探空火箭团队 – HTTP 在近日成功发射大型探空火箭。此次发射升空的HTTP-3S探空火箭总长为6.35公尺、直径0.4公尺,是目前国内学界研发至今最大型的混合式探空火箭。本次发射的主要目的除了测试各项重要次系统在高速飞行时的各项功能外,同时也为年底双节式大型探空火箭之第二节主体性能,以及发射场安全操作程序做演练。
要将火箭无失误的送上天空,并在高速环境下,成功截取所有数据,短短几秒钟的背后,是经过无数次跨校紧密、严谨的仿真,数不尽的讨论、修改和确认才能有此精准、完美的成果。火箭系统相当复杂,包含了许多必需的工程背景,如:通讯、电控、结构、推进、热控...等,这些专业都需要扎实且高可靠度的工程技术辅助。而火箭升空后,航电系统、导航系统,以及各地面站数据的传输系统架设,更是复杂且庞大。此次美商国家仪器 (National Instruments, NI) 的产品在这次任务中,也担任了地面站系统和导航计算机的要角。
在双航电架构下,NI 嵌入式系统成为火箭的导航计算机,将火箭高速升空时所截取到的加速度、姿态、高度判断等数据截取并传送到地面站给工作人员,同时需要量测火箭舱压、确定燃料状态,并依照数据判断,提出降落伞开伞建议,让火箭可以开伞成功降落。而地面站的所有系统,皆由 NI LabVIEW 所开发完成,透过LabVIEW 加上 sbRIO,系统可以把所有数据做一次完整的呈现。除了能让远在新竹的交大 Server 接收火箭所回报的信息,同时藉由 LabVIEW 的 Data Dashboard,更可让搭配每个工程师在人机界面上,实时读取所需数据,做数据分析及判断。此次更实时结合 Google Earth做火箭轨迹呈现。负责开发系统的太空中心郑竣吉表示”LabVIEW 提供了很好的范例程序,让我们在短时间内就可以将标准的 SPI 界面开发完成,加上 FPGA 后,更可减少火箭数据传输的损失,让我们能做更精准、完整的分析。”
因为专注、因为执着、因为相信一定可以带着学生一起完成太空梦,HTTP 团队内的教授们,这几年一路走来,让学生们从一开始的小型蔗糖火箭到大型探空火箭,将课堂上的理论、知识转化成动手实做,成为实际应用,并训练学生们规划及解决问题的能力,这和 NI 一直以来所倡导的 “Do Engineering” 理念完全不谋而合。”唯有实做,才能有所感受,进而学以致用”这是吴宗信教授的教学理念,也是 HTTP 团队的成功心法。从火箭的设计、制造到最终的成品及系统,目前 HTTP 所展现的技术在国际学界上,已经超越并领先于前。这样的成果,让整个团队对预计于年底发射的双节式大型探空火箭,要飞至100公里高空进行电离层科学实验更具信心。