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科學報 科學文摘 宇宙

一個少年正在鍛造一條通往火星的道路,同時建造了一個自制火箭


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更新日期:2022412
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氣霧噴頭。
賈斯汀 再生元天才科學獎(Restinron Science Talent Search)。

美國的航空搖籃位於紐約長島,在上世紀60年代,諾斯羅普·格魯曼公司的工程師們在那裡建造了所有NASA的登月艙,有兩個儲存在陸地上的航空博物館,其中一個是最早的現代火箭的副本,而那裡恰恰是18歲的賈斯汀·斯基亞沃(Justin Schiavo)的家,他自稱自己為太空書呆子。

…我也想給儘可能多的人帶來關於太空的知識。

一個少年正在鍛造一條通往火星的道路,同時建造了一個自制火箭

現在質疑高中生如果不在NASA東海岸前哨基地附近成長,他們是否會變成太空迷已經太晚了。熱愛已經紮根:他的房間被太空紀念品所覆蓋,包括懸掛在天花板上的行星;他的電子郵件以簽署後的「保持恆星」結尾。自從他還是大一新生以來,他就一直被羅斯林高中的天文學俱樂部以全票選舉為主席。最重要的是,夏沃正在建造可負擔得起的高效火箭。

一個少年正在鍛造一條通往火星的道路,同時建造了一個自制火箭

他的最新專案「氣動噴嘴對混合火箭發動機的影響」使他獲得了前往華盛頓的機票,在今年三月份全國曆史最悠久的(Regeneron Science Talent Search)科學和數學競賽中,作為高中組的前四十的參賽者參加比賽。

在長島航空博物館的搖籃裡當一名講師時,對於太空的熱愛逐漸形成了一個願望,他希望太空對於人們來說不再是一個抽象的概念,而是每個人都可以探索的事物。

「我意識到,除了幫助第一個人送上火星之外,我還想盡可能多地讓人們關於瞭解太空,」 Schiavo告訴天文線上。

他認為,做到這一點的方法是建造一枚價格低廉,可控制且易於使用的火箭。

一個少年正在鍛造一條通往火星的道路,同時建造了一個自制火箭

賈斯汀的實驗。

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他強調說,他創造的混合動力並帶有氣嘴的尖嘴火箭是一種粗糙的火箭—僅採用兩種現有技術並將它們組合在一起—輕描淡寫了他自己建造的事實。

一個混合動力火箭在兩個不同的階段使用火箭推進劑-一種是固體,另一種是氣體或液體。它沒有被廣泛使用,因為它不會產生很大的推力。但是,斯基亞沃指出,「它製造起來非常簡單,」他使用的燃料是PEX管道-「與馬桶下面的管道所用的東西相同。」

一個少年正在鍛造一條通往火星的道路,同時建造了一個自制火箭

「它在業餘火箭隊和大學火箭隊中使用了很多,但NASA或SpaceX卻沒有使用,」 Schiavo說。「我想嘗試找到一種使該發動機更有用的方法。因此,我開始尋找可以增加發動機推力的方法。」

沒有人願意給我任何建議,以防我炸燬並且他們也身在其中。

他的創造力造就了一個新設計的火箭。大多數火箭使用傳統的喇叭口—一個孩子可以在太空飛船上繪製的三角形—但另一種選擇是氣釘噴嘴,它是產生更大推力的倒置版本。因此,Schiavo在一個稱為Autodesk Inventor的計算機自動設計程式中設計了兩個混合火箭和兩個不同的噴嘴,將它們傳送到公司進行列印,並一起測試它們,測量推力並比較一些值。

他指出,製造火箭發動機的責任「顯然非常高」,因此他很難為該專案尋求支援。

一個少年正在鍛造一條通往火星的道路,同時建造了一個自制火箭

他承認:「沒人願意給我任何建議,萬一我被炸燬,而他們參與了此事。」

幸運的是,夏沃的父親是一位機械工程師。他在同事的監督下在辦公室測試了兒子的實驗。在第一次試驗中,氣霧噴頭完全融化了。後來,在一次大學巡迴演出中,斯基亞沃遇到了一位教授,並告訴他問題所在。

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Schiavo解釋說:「他基本上說,我不會僅僅透過改變形狀來冷卻這種情況,我需要新增一個再生冷卻系統。」「因此,根據這一建議,我的第二個實驗朝著一個全新的方向發展,我能夠從本質上利用熱力學過程,並利用流過噴嘴中心的水將執行時產生的熱量帶走。」

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以此建議為依據,他成功地提出了概念證明-與混合動力發動機配對的氣嘴噴嘴,成為他提交給Regeneron的論文的基礎。

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他認為,按比例放大,他的發明可以推動立方體衛星—重量不到三磅的輕奈米衛星進入太空。但是從短期來看,他認為這是為大眾認識太空的教學工具。

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斯基沃說:「一個班級可以一起製造一枚混合動力火箭,將其傳送到子軌道並收集資料。」「我想這項技術就是未來。我將其視為一種教育工具。」

Schiavo將有機會在麻省理工學院大一時儘快構建更多工具。他想建造火箭,發動機和航天器系統來謀生,因為他對未來的水晶般的願景是人類是多行星物種。

他說:「我不在乎榮耀或金錢,我只想製造能夠將我們帶往火星的東西。」「我將用盡辦法在我們到達火星的歷史中,成為其中的一份子。」

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3. Sarah Sloat-一帆帆

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