如何借助Chronos 2.1-HD高速相机实现火箭自主着陆？

· 全高清分辨率:1920x1080p@1,000FPS（最大分辨率）：可捕捉肉眼无法分辨的高速事件。

· 紧凑的实验室级设计：完美适配野外测试与学术研究场景。

· 高性价比：在预算可控的前提下，提供实验室级的专业性能。

瑞士洛桑联邦理工学院 学生团队Gruyère Space Program(GSP)，曾开展一项具有代表性的航天项目——自主研发可重复使用垂直起降火箭“Colibri”。

对于这支学生团队而言，对GSP团队而言，这不仅仅是发射一枚火箭，而是要设计一套能够支持多次飞行、可控着陆和稳定重复性能的航空航天系统。

1、什么是Colibri火箭？

Colibri是一款可重复使用的垂直起降(VTVL)火箭。该火箭搭载万向节控制的一氧化二氮/异丙醇(N₂O/IPA)双组元发动机，推力可达1.25千牛；箭体高度2.45米，最大有效载荷承载能力为3千克(6.5磅)。

2、挑战：

开发可靠且可重复使用的液体燃料发动机，是colibri项目中技术难度最高的环节之一。对GSP团队而言，这不仅仅是发射一枚火箭，而是要设计一套能够支持多次飞行、可控着陆和稳定重复性能的航空航天系统。

发动机研发过程中面临的挑战：

• 点火时序调校

实现可靠点火，需要精确控制推进剂阀门开启与点火源之间的时序。

• 燃烧室冷却

通过膜冷却与再生冷却相结合的方式，有效保护燃烧室壁面，防止热损伤并延长发动机寿命，这一点至关重要。

• 推进剂相态管理

理解一氧化二氮与异丙醇在喷射过程中的行为，尤其是相态变化，是维持稳定燃烧和高效发动机运行的关键。

• 喷射器性能

对喷射器几何结构与雾化效率进行表征，是实现高质量燃烧和推力稳定性的核心。

• 着陆动力学

观测着陆腿在触地时的表现，对于优化发动机停机条件、确保结构完整性具有重要意义。

3、解决方案与成果

Colibri火箭发射过程的关键环节，需要推进剂阀门开启与点火器激活等关键操作之间实现精确同步。这些事件的时间尺度极短，传统成像系统根本无法捕捉。因此，只有借助能够达到数千帧/秒的高速摄像机，才能对这些过程进行分析和理解。

因此为了攻克可复用液体燃料火箭研发中的诸多挑战，GSP 公司将Chronos 2.1-HD高速相机集成到了其推进系统的研发与测试工作流中。帮助团队深入理解Colibri火箭的关键要素，即火箭发动机的可靠性与性能，以实现可靠的重复飞行。

下表总结了在Colibri项目中，Chronos 2.1-HD高速相机在何时、以何种方式被用于解决工程挑战。

Colibri的成功是学生主导航天创新领域的卓越成就。凭借团队的决心与雄心，Gruyère Space Program（GSP）不仅成功研发并试飞了可复用火箭，更为专业航天企业的发展奠定了基础。

Chronos 2.1-HD高速相机在这一历程中发挥了关键作用，为优化点火序列、验证喷油器行为、捕捉飞行 与着陆动力学提供了必要的洞察。

随着航空航天、先进制造、流体力学以及燃烧研究的发展，高速成像技术的应用范围也在不断扩大。Chronos 2.1-HD支持1920×1080分辨率下1000fps高速拍摄，同时具备紧凑化设计，可适应实验室与外场测试等多种应用环境。

对于研发团队而言，它所提供的并不仅仅是高速画面，更重要的是让那些原本“看不清”的关键过程，逐渐变得可观察、可分析、可验证。而这，也正是高速成像技术在现代工程研发中越来越受到关注的重要原因。