三個(gè)瑞士學(xué)生，一座谷倉(cāng)，一個(gè)看似遙不可及的航天夢(mèng)。如今，這個(gè)夢(mèng)想以“蜂鳥(niǎo)”之名騰空而起，成為歐洲首架自由飛行火箭跳躍器。格呂耶爾太空計(jì)劃團(tuán)隊(duì)從零打造，在奇石樂(lè)測(cè)量技術(shù)的全程護(hù)航下，通過(guò)火箭推力測(cè)試與振動(dòng)監(jiān)測(cè)，優(yōu)化了推進(jìn)系統(tǒng)和控制算法，使“蜂鳥(niǎo)”號(hào)具備垂直發(fā)射、自由導(dǎo)航及安全著陸的能力，成為全球首個(gè)成功設(shè)計(jì)并放飛可重復(fù)使用火箭跳躍器的學(xué)生項(xiàng)目。

格呂耶爾太空計(jì)劃，一個(gè)瑞士學(xué)生協(xié)會(huì)，在奇石樂(lè)測(cè)量技術(shù)的支持下成功設(shè)計(jì)并試飛了一款可重復(fù)使用的火箭跳躍器。

從熱愛(ài)出發(fā)：一個(gè)學(xué)生團(tuán)隊(duì)的航天征途

故事始于三位瑞士高中生對(duì)太空的共同熱愛(ài)。2018年，Jérémy Marciacq、Julie B?hning和Simon Both進(jìn)入洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）后，開(kāi)始用3D打印模型探索火箭技術(shù)。受SpaceX及全球可重復(fù)使用VTVL（垂直起飛垂直著陸）技術(shù)浪潮的啟發(fā)，他們發(fā)起成立了“格呂耶爾太空計(jì)劃” （GSP）——以位于瑞士西部的家鄉(xiāng)格呂耶爾命名（這里同樣以奶酪聞名）。

從谷倉(cāng)起步，項(xiàng)目迅速走向?qū)I(yè)化。團(tuán)隊(duì)先后吸納兩名EPFL新成員，形成五人核心班底，并吸引了超過(guò)60家贊助商，奇石樂(lè)集團(tuán)以黃金合作伙伴身份加入。當(dāng)時(shí)在 EPFL 攻讀機(jī)器人工程專業(yè)的B?hning回憶道：“我們?cè)诘聡?guó)實(shí)習(xí)期間首次接觸到奇石樂(lè)的測(cè)量技術(shù)，后來(lái)在太空技術(shù)博覽會(huì)上再次相遇。我們深知他們是太空測(cè)試領(lǐng)域的黃金標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)奇石樂(lè)成為贊助商時(shí)，我們感到非常振奮。”

三款傳感器，撐起火箭測(cè)試的關(guān)鍵數(shù)據(jù)鏈路

“蜂鳥(niǎo)”號(hào)高2.45米，搭載雙組元液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，以N?O（一氧化二氮）和IPA（異丙醇）為推進(jìn)劑，可產(chǎn)生高達(dá)1.25kN推力并攜帶3公斤有效載荷。圍繞“蜂鳥(niǎo)”號(hào)的測(cè)試需求，部署了奇石樂(lè)的三款傳感器：

●9333A壓電式壓力傳感器：直接安裝于噴注器頭部前方，負(fù)責(zé)推力測(cè)試與特性分析，測(cè)量范圍覆蓋0至50kN。

●601CAA壓電式壓力傳感器：位于噴注器與燃燒室之間的小通道上，工作溫度橫跨-196°C至350°C，可測(cè)壓力高達(dá)250bar，為燃燒室壓力監(jiān)測(cè)及推力-室壓比優(yōu)化提供了決定性數(shù)據(jù)。

●8763B IEPE三軸加速度計(jì)：用于振動(dòng)監(jiān)測(cè)與分析。團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)多輪安裝點(diǎn)測(cè)試，最終確定將其固定于慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（INS）上時(shí)數(shù)據(jù)最具代表性。

GSP使用奇石樂(lè)9333A壓電式壓力傳感器進(jìn)行火箭推力測(cè)試，該傳感器直接安裝在火箭噴注器頭部前方。

當(dāng)振動(dòng)被馴服：從“失控之舞”到穩(wěn)定懸停

振動(dòng)補(bǔ)償是VTVL火箭控制算法中的關(guān)鍵要素之一。B?hning坦言：“沒(méi)有振動(dòng)補(bǔ)償時(shí)，跳躍器會(huì)不受控制地晃動(dòng)。”正是基于奇石樂(lè)加速度計(jì)的測(cè)量數(shù)據(jù)，團(tuán)隊(duì)逐步優(yōu)化控制算法，使“蜂鳥(niǎo)”最終能夠保持穩(wěn)定姿態(tài)。

Marciacq進(jìn)一步解釋了傳感器的關(guān)鍵作用：“我們嘗試了多種安裝位置，最終發(fā)現(xiàn)將加速度計(jì)附著在慣性導(dǎo)航系統(tǒng)上時(shí)，能夠提供最具代表性的數(shù)據(jù)。這些測(cè)量結(jié)果幫助我們表征推進(jìn)系統(tǒng)特性，并精細(xì)調(diào)整飛行控制邏輯。”

燃燒室壓力監(jiān)測(cè)由奇石樂(lè)601CAA壓電式壓力傳感器實(shí)現(xiàn)，安裝于噴注器頭部通向燃燒室的小通道上（藍(lán)色線纜所示）。

完整測(cè)量鏈：從硬件到軟件的全棧支撐

奇石樂(lè)的贊助不止于傳感器本身，更延伸至一套完整的測(cè)量生態(tài)：KiDAQ數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與jBEAM分析軟件。

KiDAQ作為通用數(shù)據(jù)采集平臺(tái)，支持多達(dá)13個(gè)模塊加一個(gè)控制器的靈活配置，可同步采集20余種信號(hào)類型。“我們對(duì)KiDAQ的使用體驗(yàn)非常好，系統(tǒng)操作友好、高度可靠，幾乎是即插即用，”Marciacq評(píng)價(jià)道。

jBEAM則承擔(dān)了測(cè)量數(shù)據(jù)的快速處理與深度分析工作，幫助團(tuán)隊(duì)查找并過(guò)濾共振頻率，為閉環(huán)仿真與火箭控制優(yōu)化提供了關(guān)鍵輸入。這款軟件支持超過(guò)100種文件格式導(dǎo)入，兼具可視化、高級(jí)分析與自動(dòng)報(bào)告能力。

GSP“蜂鳥(niǎo)”VTVL火箭搭載雙組元液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)（N?O/IPA），可產(chǎn)生高達(dá)1.25kN的推力。

53次飛行，53次安全著陸：從學(xué)生項(xiàng)目到太空物流公司

截至2024年10月，GSP團(tuán)隊(duì)已擴(kuò)展至15人，成員來(lái)自歐洲各地。“蜂鳥(niǎo)”號(hào)累計(jì)完成53次飛行，涵蓋不同高度、特殊機(jī)動(dòng)及多種載荷任務(wù)，每一次均以安全著陸收尾。這不僅讓GSP成為首個(gè)設(shè)計(jì)放飛可重復(fù)使用VTVL火箭的學(xué)生團(tuán)隊(duì)，也為其后續(xù)發(fā)展鋪平了道路。

完成飛行驗(yàn)證后，已從 EPFL 畢業(yè)的GSP核心成員創(chuàng)立了PAVE Space，總部位于洛桑附近的勒南。公司聚焦太空物流與在軌服務(wù)，憑借GNC（制導(dǎo)、導(dǎo)航與控制）算法與推進(jìn)技術(shù)積累，開(kāi)發(fā)創(chuàng)新空間對(duì)接方案。成為公司 CEO 的B?hning解釋道：“加注能力在地球軌道尤為關(guān)鍵。我們的技術(shù)可以延長(zhǎng)衛(wèi)星壽命，并支持未來(lái)大型太空基礎(chǔ)設(shè)施的物流、組裝與維護(hù)。”

完成首輪融資后，PAVE Space已制定明確目標(biāo)：2027年，公司將參與一次特殊衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)，提供衛(wèi)星接近與巡檢技術(shù)；2030年，目標(biāo)是與一顆電視衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)交會(huì)，以第二推進(jìn)系統(tǒng)的方式延長(zhǎng)在軌資產(chǎn)壽命。

B?hning最后表示：“從理論到實(shí)踐對(duì)每個(gè)人都是巨大的跨越。在測(cè)量技術(shù)方面，奇石樂(lè)給予了我們莫大支持。在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)和推力測(cè)試中獲取可靠數(shù)據(jù)絕非易事，但奇石樂(lè)的測(cè)量技術(shù)高度精準(zhǔn)，最終對(duì)我們的幫助遠(yuǎn)超預(yù)期。后續(xù)我們非常樂(lè)意再次與奇石樂(lè)合作，他們的技術(shù)對(duì)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試、推力表征、壓力與振動(dòng)監(jiān)測(cè)至關(guān)重要。”

從谷倉(cāng)里的一腔熱血，到全球首臺(tái)學(xué)生造可重復(fù)使用火箭的騰空，再到一家太空物流公司的誕生——奇石樂(lè)的測(cè)量技術(shù)在這段旅程中扮演了重要的角色。當(dāng)數(shù)據(jù)成為年輕工程師們優(yōu)化算法的底氣，技術(shù)便成為了托舉夢(mèng)想的希望。