RocketSat es uno de los primeros pasos para introducir a los estudiantes en el ámbito espacial. Utilizando un cohete sonda, un equipo de estudiantes puede lanzar una pequeña carga útil al espacio. Posteriormente, el cohete regresa a la Tierra, permitiendo recuperar la carga útil. Enviar algo al espacio presenta muchos más desafíos de diseño que un vuelo en globo, brindando a los estudiantes una experiencia práctica que de otro modo no obtendrían. RocketSat ofrece a los estudiantes universitarios la oportunidad de diseñar su propia carga útil, construirla y, en el plazo de un año, verla lanzada. Al igual que todos los proyectos del Colorado Space Grant Consortium, RocketSat también es un proyecto dirigido por estudiantes.

La Universidad de Colorado desarrolló la idea de RocketSat con el objetivo final de crear una clase o taller a partir de un diseño básico y fácil de reproducir. Desde el inicio del programa, ha habido cuatro cargas útiles diseñadas y construidas por estudiantes, y el primer taller exitoso:

En el otoño de 2005, un grupo de estudiantes de primer y segundo año inició el primer RocketSat con la intención de crear un sistema básico que pudiera reproducirse fácilmente y que eventualmente se convirtiera en un taller. A bordo llevaba dos instrumentos científicos básicos: un contador Geiger y un detector de microondas. Además, incluía una multitud de otros sensores diseñados para recopilar datos del entorno de vuelo, incluyendo un sensor de temperatura, un sensor de presión y acelerómetros XYZ.

Debido a una anomalía aerodinámica, el cohete aterrizó fuera de lo normal y la carga útil de RocketSat fue destruida. No se recuperaron datos de este vuelo, pero aún proporcionó una gran experiencia de aprendizaje práctico para todos los estudiantes involucrados.

La carga útil final estaba montada en una placa de aluminio para soporte estructural.

Se lanzó el 25 de septiembre de 2006 desde Las Cruces, Nuevo México, con Up Aerospace.

La placa no sobrevivió al vuelo debido a una anomalía aerodinámica y no se recuperaron datos del vuelo.

RocketSat II siguió a RocketSat I con el objetivo de demostrar que un grupo de estudiantes podía crear una carga útil funcional para un cohete sonda con un diseño fácilmente reproducible. Nuevamente, el principal objetivo del proyecto fue recopilar datos del entorno de vuelo. La carga útil incluyó una cámara de video, un sensor de temperatura, un sensor de presión, acelerómetros, un sensor de humedad, galgas extensométricas y un experimento con GPS patrocinado por profesores.

La carga útil final utilizó una configuración apilada con placas de policarbonato para soporte estructural. Su fecha de lanzamiento fue el 28 de abril de 2007 desde Space Port America en Nuevo México, nuevamente con Up Aerospace. La carga útil fue recuperada y todos los datos se obtuvieron. El experimento con GPS basado en el tiempo no funcionó como se planeó debido a un pequeño retraso en el lanzamiento, sin embargo, todos los demás sensores proporcionaron datos interesantes y útiles.

Configuración apilada justo después de completarla.

Imagen tomada durante el vuelo con la cámara a bordo de la carga útil de RSII.

La carga útil de RocketSat II después del vuelo. Aunque hubo algunos daños estructurales, se pudieron recuperar los datos.

Este es un ejemplo de los datos recuperados por RocketSat II. Muestra los datos del acelerómetro de rango bajo en función del tiempo.

Al mismo tiempo que finalizaba RocketSat II, comenzó RocketSat III. El objetivo de RocketSat III fue reutilizar muchos de los sensores y hardware que utilizó RocketSat I. A bordo llevaba un nuevo contador Geiger y un sensor de microondas. También se actualizó con un nuevo sensor de presión de silicio. Nuevamente, el equipo colocó todo en una sola placa de aluminio que se colocó encima de otra carga útil para Microgravity Enterprise Inc. Se lanzó por la noche el 27 de junio de 2007 desde la zona de Las Cruces. La carga útil se recuperó en perfectas condiciones. La misión fue considerada un completo éxito.

La placa de RocketSat III colocada encima de otra carga útil.

RocketSat III se lanzó durante la noche.

RocketSat I-III condujeron al desarrollo del Taller RocketSat. El taller, denominado RockOn, fue diseñado para llevar el concepto de RocketSat a otras escuelas y programas educativos en todo el país. RockOn fue el siguiente paso en complejidad en talleres prácticos y fue liderado por Chris Koehler, director del Colorado Space Grant Consortium.

A partir del otoño de 2007, comenzaron los preparativos para RockOn. El taller fue organizado por un grupo de estudiantes de primer y segundo año y el profesor Chris Koehler de la Universidad de Colorado. El grupo utilizó el mismo tipo de hardware utilizado en las misiones anteriores de RocketSat con algunas modificaciones. La hardware final del vuelo incluyó un contador Geiger, un sensor de presión, un sensor de temperatura y acelerómetros triaxiales de alta y baja precisión.

Cincuenta y siete participantes llegaron al Centro de Vuelo Wallops en Virginia para participar en el taller RockOn. El taller comenzó el domingo 22 de junio de 2008 con actividades de formación de equipos y una visión general general de lo que sucedería durante el taller. Durante los siguientes tres días, equipos de dos a cuatro personas construyeron con éxito cargas útiles para cohetes sonda que medían temperatura, presión, conteos de radiación y aceleraciones en tres ejes. El día cuatro consistió en recorridos por las instalaciones y la preparación final de las cargas útiles y el cohete. El quinto día, 27 de junio de 2008, los participantes pudieron ver cómo sus cargas útiles se elevaban hasta una altitud de 66,8 km (41,5 millas) en un cohete sonda Improved Orion de 6,4 metros (21 pies) de altura. Después de recuperar la sección de carga útil, todos los equipos obtuvieron con éxito datos de sus cargas útiles. Un taller así nunca se había realizado antes en la historia de la NASA y hubo un 100% de éxito con todos los equipos.

Los kits RockOn dados a cada equipo y los recipientes utilizados para una fácil integración.

Todos los participantes y personal del taller RockOn justo antes del lanzamiento.

El personal de RockOn. De izquierda a derecha: Eric Pahlke, Brian Sanders, Ana Ilic, Aaron Russert, Jessica (JB) Brown, Chris Koehler, Shawn Carroll, David Ferguson, Riley Pack.

Mientras un grupo de estudiantes trabajaba en el taller RockOn, otro pequeño grupo de estudiantes de primer y segundo año trabajaba en una carga útil científica. En menos de un año, lograron diseñar, construir y lanzar esa carga útil científica, demostrando el siguiente paso del concepto del taller.

La misión de RocketSat IV fue proporcionar a los estudiantes universitarios la oportunidad de obtener experiencia práctica trabajando en equipo y, al hacerlo, recopilar datos cualitativos del entorno de vuelo.

El equipo de RocketSat IV trabajó con científicos de la NOAA con el objetivo de expandir el conocimiento sobre la composición de la atmósfera superior midiendo las concentraciones de dióxido de carbono y metano por encima de los 30 km. Para hacerlo, el equipo recolectó la atmósfera en una larga sección de tubería mientras el cohete regresaba a la Tierra. Este método, llamado AirCore, fue inicialmente desarrollado por la NOAA utilizando vuelos en globo. Un vuelo en globo está limitado a una altitud de aproximadamente 30 km (100.000 pies) y un cohete sonda duplica más que esa altitud. Fue la primera vez que un AirCore se voló en un cohete sonda y tuvo el potencial de romper el récord de altitud para la muestra atmosférica continua más alta recolectada.

El AirCore sigue el mismo principio que un núcleo de hielo ártico. A medida que el cohete cae, el aire se acumula en una larga sección de tubería enrollada. El AirCore se basa en la diferencia de presión creada por el aumento de la presión a través de la atmósfera durante el descenso para empujar el aire hacia la tubería. Se mantiene apilado en el orden relativo en que se recoge debido a las tasas de difusión. La difusión a través del pequeño diámetro del tubo ocurre rápidamente, sin embargo, a lo largo de toda la longitud del tubo, la difusión es extremadamente lenta. Tomaría aproximadamente 24 horas para que las moléculas de aire se difundan aproximadamente 3-4 metros y, a medida que aumenta el tiempo, la tasa a la que se difunde se vuelve exponencialmente más lenta.

RocketSat IV esperaba ver que la composición de dióxido de carbono y metano disminuyera a medida que aumentaba la altitud. Al nivel del mar, el dióxido de carbono debería estar más cerca de 400 ppm (partes por millón), pero debería disminuir a medida que aumenta la altitud. El metano también debería mostrar una disminución con la altitud. En altitudes más altas, los gases más pesados se separan de los gases más ligeros porque no hay viento que mantenga las moléculas mezcladas.

La parte inferior de la carga útil de RocketSat IV. En el centro está la pila de placas de CDH y alrededor está el tubo de menor diámetro con el tubo de mayor diámetro alrededor del exterior. También es visible la línea de descenso que se conecta al puerto estático junto con el solenoide.

El AirCore consta de dos bobinas diferentes de tubería para la recolección. Hay 60,96 metros (200 pies) de tubo de 1/8" (3,175 mm) y 30,48 metros (100 pies) de tubo de 3/8" (9,525 mm). Las dos bobinas están conectadas para que haya aproximadamente 91,44 metros (300 pies) en total de tubo donde se recolecta y almacena la atmósfera. El aire primero fluye hacia el tubo de 3/8" y luego se mueve lentamente hacia el tubo de 1/8". El tubo de 1/8" permite una longitud más larga de tubo dentro del recipiente, lo que significa que se obtiene una muestra de mayor resolución porque tomaría más tiempo para que el aire se mezcle dentro del pequeño diámetro y a lo largo de una longitud tan larga.

El tubo de gran diámetro está enrollado alrededor del borde interior del recipiente, mientras que el tubo de pequeño diámetro está enrollado más apretadamente alrededor de una pila central de placas de policarbonato que sostiene toda la electrónica y otros componentes. Las bobinas se aseguraron con una cuerda de Dacron y se separaron con espuma. Todo esto encaja dentro del mismo recipiente que utilizó el taller RockOn. El extremo del tubo se conectó a un puerto estático proporcionado por Wallops, el proveedor del lanzamiento.

Durante el vuelo, se registraron datos de presión, temperatura y aceleración en el eje Z. Había un solenoide en el extremo del tubo que se abriría en el ápice y se cerraría aproximadamente a los 6 km, basándose en la presión y el temporizador.

Después del vuelo, RocketSat IV descubrió que la memoria flash se había corrompido y los datos devueltos estaban considerablemente desplazados, y los datos de más de la mitad del vuelo no se registraron. Después de analizar el aire en la bobina, parece que el solenoide sí se abrió y cerró, sin embargo, lo hizo basándose en el temporizador de seguridad, lo que lo cerró mucho más bajo de lo inicialmente deseado. Además, los datos mostraron concentraciones extremadamente altas de dióxido de carbono (más de 800 ppm) y metano (más de 2 ppm) junto con una alta humedad dentro de la bobina. El aire que recolectamos debería haber sido aire seco y el dióxido de carbono nunca debería haber estado por encima de los 400 ppm, mientras que el metano debería haberse mantenido justo por debajo de los 2 ppm y haber disminuido en concentración a partir de ahí.

El gráfico a la izquierda muestra el metano (azul) y el dióxido de carbono (rojo) dentro de la bobina de tubería en función del tiempo a través del analizador. La muestra real está entre el tiempo 20 y el tiempo 65. Los valores constantes a cada lado de la bobina son un gas conocido con concentraciones consistentes de los dos gases clave.

RocketSat IV se lanzó y recuperó con éxito junto con las otras cargas útiles de RockOn. El lanzamiento tuvo lugar el 27 de junio de 2008 desde Wallops Island, Virginia, a bordo de un cohete Improved Orion.