简易模型火箭：

制作火箭是一个复杂且高风险的项目，需要深厚的工程知识和严格的安全措施。以下内容仅作为科普介绍，严禁未经专业指导尝试。若对航天感兴趣，建议通过正规教育或参与专业机构（如航天实验室、科技馆）的活动学习。

火箭基本原理

火箭依靠反作用力推进，通过高速喷射燃烧气体（牛顿第三定律）获得推力。关键组成部分：

燃料系统：固体燃料（如火药）或液体燃料（如酒精+液氧）。

结构系统：箭体（轻质材料如铝合金）、鼻锥（减少空气阻力）、稳定翼（保持飞行轨迹）。

点火系统：电子点火或引线。

一、安全须知（必读！）

1 禁止使用自制燃料：火药、酒精混合物等极易引发爆炸或火灾。

2 法律限制：多数国家要求使用商用发动机（如美国 estes a83），且需在批准场地发射。

3 场地要求：

4 防护装备：护目镜、防火手套、灭火器（干粉或二氧化碳）。

二、材料清单（合法安全版）

三、制作步骤（以estes套件为例）

1 组装箭体

将硬纸板卷成圆柱形，用胶水固定接缝（推荐白乳胶或环氧树脂）。

在尾部开孔安装发动机舱（直径需严格匹配发动机尺寸）。

鼻锥用泡沫塑料削成圆锥形，底部用胶带固定配重（如5g黏土）以调整重心。

2 安装稳定翼

用轻木片剪裁3片梯形翼（边长约5），用胶水对称粘贴在箭体尾部。

确保所有翼片角度一致（可用量角器校准）。

3 部署回收系统

将塑料袋剪成圆形，边缘打孔穿入细绳（总重≤10g）。

折叠后塞入箭体中段，用易熔胶固定（发射后高温熔断释放）。

4 总装检查

插入发动机（注意方向：喷口朝下）。

连接电子点火器，测试电路导通（使用9v电池）。

检查重心：火箭直立时，重心应位于全长的1/3至1/2处。

四、发射流程

1 设置发射架：

火箭滑动装入导轨，确保无卡滞。

2 安全撤离：

连接点火线后，所有人员退至至少30米外。

使用遥控器或长导线点火。

3 发射后处理：

观察降落伞是否正常打开。

等待火箭完全冷却后再回收。

五、常见问题与解决

六、进阶学习建议

1 模拟软件：

openrocket：免费开源工具，可预测飞行高度、速度（支持中文）。

2 专业课程：

nasa ste项目（官网提供青少年火箭教程）。

国内航天科普基地活动（如中国科技馆“火箭工作坊”）。

3模拟火箭发射游戏

重要重申

严禁尝试以下危险行为：

使用金属外壳或高压容器（如二氧化碳罐改装）。

在非专业场地发射（尤其注意航空管制区）。

安全永远是第一优先级！建议首次制作在专业导师监督下完成。

简易卫星：

制作简易卫星（如立方星cubesat或教育用纳卫星）是一个高度复杂的工程，需要多学科协作和严格的合规流程。以下是简化版的技术框架和注意事项，仅供科普与教育参考，实际项目需由专业团队完成。

一、基础概念与分类

1 什么是简易卫星？

立方星（cubesat）：标准单元为10x10x10（1u），重量≤133kg，可扩展为2u/3u等。

功能范围：气象监测、地球成像、无线电中继、科学实验（如学生项目）。

2 技术层级：

入门级：仅含信标发射器（发射无线电信号）。

进阶型：搭载传感器（温湿度、简易相机）、太阳能供电。

二、核心子系统与材料（以1u cubesat为例）

三、关键制作步骤（需专业支持）

1 设计与仿真

使用 solidworks 设计结构，通过 ansys 模拟力学环境（发射振动、太空温差）。

电源预算计算：太阳能板功率需覆盖每日功耗（例：05w持续工作需6wh电池）。

2 硬件集成

防辐射处理：对关键芯片刷防辐射涂层（如聚酰亚胺）。

3 软件开发

编写固件（c语言），实现：

通信协议（ax25标准用于无线电传输）。

故障保护（看门狗定时器防死机）。

4 测试验证

环境试验：真空舱测试（模拟太空环境）、电磁兼容性（ec）测试。

功能测试：通过地面站接收遥测数据（信号强度、电池电压）。

四、发射与法律合规

1 发射渠道：

教育机构合作（如nasa的csli项目免费搭载立方星）。

商业公司（如spacex的“拼车发射”

2 法律要求：

国际：向itu申请无线电频段，遵守《外层空间条约》。

中国：需通过国家航天局（sa）审批，严禁私自发射。

五、风险与替代方案

1 不可行方案：

用气象气球代替火箭发射（无法达到第一宇宙速度）。

使用消费级电子设备（未经太空环境认证）。

2 安全替代建议：

地面模拟：通过氦气球携带设备到平流层（限高30k）。

参与开源项目（如nasa的opensatkit）。

六、学习资源推荐

1 书籍：《cubesat设计与应用》（王兆魁着）

2 工具包：欧洲航天局的“fly your satellite!”教育套件

3 仿真软件：stk（systes tool kit）用于轨道分析

重要提醒

卫星制作涉及航天工程、无线电法规、国际协作，个人几乎无法独立完成。建议通过以下途径参与：

加入高校立方星团队（如清华、北航的学生卫星项目）。

参加国际比赛（如cansat、esa航天训练营）。

简易空间探测器：

制作简易空间探测器（如深空探测模型或近地轨道实验装置）是一个需要多学科协作的高难度项目，涉及航天工程、通信、材料科学等领域。以下是科普级技术框架，实际实施需专业团队和机构支持。

一、基础概念与可行性分级

1 什么是简易空间探测器？

科研级：近地轨道卫星（如cubesat扩展型，需火箭发射）。

不可行方案：私人深空探测器（需Δv≥11k/s，远超个人能力）。

2 技术层级选择

二、核心子系统设计（以气球平台为例）

1 结构系统

载荷舱：3d打印密封容器（内部恒压，温控范围20c~50c）。

2 动力与电源

上升动力：氦气球（直径2可承载2kg，升速5/s）。

3 通信与导航

无线电链路：lora模块（传输距离50k，功耗100w）。

定位：gps模块（需防低温，如ublox neo8n）。

数据回传：aprs协议（自动分组报告系统）。

4 科学载荷（可选）

传感器：大气压力（bp280）、辐射量（geiger管）、紫外强度（si1145）。

影像：树莓派hq相机（搭配广角镜头，拍摄地球曲率）。

三、制作流程（气球平台版）

1 设计与仿真

使用 fion 360 建模，通过 cfd模拟 评估气动稳定性。

2 硬件组装

载荷舱：安装传感器和摄像头，用硅胶密封接口。

降落系统：折叠式降落伞（触发高度5k，开伞速度＜10/s）。

3 测试验证

坠落测试：从30米高度自由落体，检查结构完整性。

4 发射与回收

场地：选择开阔地带（半径50k内无机场）。

法规：在中国需向空管部门备案（依据《通用航空飞行管制条例》）。

实时监控：通过地面站（rtlsdr接收器）跟踪信号。

四、关键风险与规避

1 通信丢失

对策：预设自动降落指令（gps高度＜3k时强制开伞）。

2 设备冻结

对策：使用航天级润滑剂（如二硫化钼），避免机械结构卡死。

3 法律问题

中国限制：禁止私人使用无线电频段（需申请临时执照）。

五、替代方案（低成本实践）

1 水火箭搭载

可发射500g载荷至200高度，适合测试传感器抗过载能力。

2 风筝平台

在1k高度悬挂仪器，研究边界层大气（需防风设计）。

六、学习资源

1 开源项目

nasa的balloonsat指南（含电路图和代码库）。

2 仿真工具

stratocache：预测气球飞行轨迹。

3 案例参考

日本岩谷技术高校学生团队（成功发射平流层探测器）。

重要提醒

严禁尝试轨道级发射：私人火箭无法达到第一宇宙速度（79k/s）。

（附 低成本验证方法，适合动手党）

一、轨道计算（以立方星为例）

1 核心公式速查

近地轨道（leo, 400k）：`v≈77k/s`

2 低成本验证方案

工具：openrocket仿真软件（预测弹道）。

3 学习资源

软件：

kerbal space progra（游戏学轨道力学）

orekit（开源航天库，python/java可用）

书籍：《fundantals of astrodynaics》（bate & ueller）

1 探测器气动问题

关键挑战：

再入加热（仅限返回式探测器，表面温度可达1000c+）。

2 低成本实验

风洞替代方案：

高速摄影：用手机拍下落体（如乒乓球）的尾流涡旋。

热控测试：

3 核心公式

4 工具推荐

仿真：

su2（开源cfd软件，需高性能电脑）

ansys student（免费版支持小模型）

教材：《aerodynaics for engeerg students》（houghton）

三、关键结论

下一步建议：

若想深入 轨道力学，用orekit模拟卫星变轨。

若研究 流体，从无人机设计切入（更贴近实际应用）。