高二學生做出火箭，可小範圍增雨還能精准回收

現在使用的增雨火箭不能回收， 不僅成本較高， 還因為可能會自爆解體， 有安全隱患。 在第33屆重慶市青少年科技創新大賽上， 重慶一中高二學生黃志恒設計製作的增雨火箭， 不僅能夠按照設計在十米誤差範圍內精准回收， 還能在幾平方公里的小範圍增雨。

研究初衷 節約成本增強安全

17歲的黃志恒是重慶一中高二年級學生， 說起為什麼會選擇做增雨火箭， “學校本來會拋出一些選題， 我就選自己感興趣的。 ”黃志恒說， 近些年氣候多變， 他就想借助北斗系統做一些研究。

他在研究的過程中發現，

現階段增雨火箭回收仍採用降落傘降落， 或自爆解體。 “但空中氣流情況多變， 難以預測， 箭體無法實現自主可控的定點降落， 可能會出現失控而撞擊民宅的情況， 或者箭體碎片爆炸後危害民眾人生及財物安全。 ”黃志恒告訴上游新聞·重慶晨報記者， 他查閱的資料顯示， 2005年8月、2006年6月、2008年4月、2011年7月、2014年4月， 共發生增雨火箭砸中民宅或其他財物的案例共計10餘起， 平均每年都要發生一起危險事故。

雖說只有17歲， 但黃志恒對增雨火箭的發射， 瞭解得非常透徹， “現在發射只能選擇在郊區等人煙稀少的地方， 並且對箭體回收， 僅能提供落點預報， 而沒有落點精度和和落點散佈概率， 這些都能滿足對回收的預報要求。 ”

黃志恒告訴上游新聞·重慶晨報記者，

由於受大氣密度誤差水準風速誤差、進入再入軌道的初始位置與速度誤差、返回艙品質、氣動係數、敏感器和執行機構誤差的等影響， 所以現階段仍難以準確預判火箭降落位置， “如果有一套能使火箭自動定點降落的系統， 並且實現箭體的重複使用， 將大大減少安全隱患和節約成本。 ”這是黃志恒在研究時最初的想法。

兩個方案 利用北斗模組定位

“是利用北斗模組、指南針模組和單片機設計了一種火箭自動定點降落系統， 同時使用3D印表機和鐳射切割機等現代化工具製作箭體及零部件。 在實現箭體定點降落同時可重複使用， 有效解決了降落過程中的安全隱患。 當返回艙到達預定高度後， 北斗模組檢測到達預定高度，

將信號傳輸至事先進行過程式設計的單片機， 並控制舵機， 返回艙傘艙蓋打開， 降落傘打開， 北斗定位裝置確定目標降落地點與現位置的水準距離、垂直距離， 配合指南針模組， 按照所編程式， 自動規劃降落路線， 此時四個電機開始工作， 用差速控制旋轉， 同時， 返回艙保持穩定， 通過控制每個螺旋槳轉速對返回艙的飛行方向進行干預， 使返回艙（箭體）以一個較平緩的角度沿航向降至指定地點上空， 直至落地。 ”在介紹自己製作的火箭時， 黃志恒說得非常仔細。

而據指導老師李麒麟介紹， 在設計過程中， 黃志恒一共設計了兩個方案， “在反復的測試之後， 他最終選擇了方案二， 因為較方案一而言， 現在的這個方案，

不僅火箭體能夠重複使用， 可降低總成本， 螺旋槳操控加降落傘操控更安全， 更精准， 即使受天氣影響能也能修正降落航線。 ”

去年11月， 黃志恒設計的增雨火箭在四川廣漢測試， “回收的精准度達到了十米內。 ”不僅如此， 還可以在小範圍內實現增雨， “在幾個平方公里都可以實現增雨。 ”

減輕重量 箭體外殼用複合材料

據黃志恒介紹， 整個箭體採用三段式設計， 但是發射過程中三段不分離。 第一段為助推劑、AgI、催化劑放置， 第二段為控制系統， 第三段安裝降落傘。 第一段和第二段為卡扣式連接方式， 這樣方便拆換；而第二段和第三段則為剛性連接。 為了減輕整體品質， 箭體外殼採用輕木加碳纖維以及環氧樹脂等複合材料製作。

“可定點回收防雹增雨火箭系統的降落傘在空中指定高度打開以後， 箭體在定位導航模組和指南針模組的指引下， 通過單片機的處理， 將指令傳至電機， 能有效調整箭體在空中行進軌跡， 使箭體在空中保持一種與地面呈一小角度夾角的姿態降落， 並最終在距發射點附近小範圍著地， 有效地保證了回收過程的安全可靠。 同時箭體可重複使用， 節約了經濟成本。 經驗證， 系統達到了預期目的。 在不久的將來， 隨著北斗的定位精度的增高， 相信該系統將會得到推廣應用。 ”黃志恒告訴上游新聞·重慶晨報記者， 目前他們已經申報了專利。

上游新聞·重慶晨報記者 羅薛梅