Fallo en un vuelo supersónico revela complejidades en la aviónica de cohetes de alta altitud

El proyecto, que buscaba obtener una "selfie supersónica", integró un diseño robusto para soportar las fuerzas implicadas. La sección superior del fuselaje se construyó con nueve capas de fibra de vidrio, mientras que el propulsor inferior, de cuatro pulgadas de diámetro, empleó un tubo de fibra de carbono y un motor N2300 con una mezcla de propelente personalizada. Cuatro aletas de fibra de carbono con pestañas de borde de salida controladas por servo motor proporcionaban estabilización activa, gestionada por el computador de vuelo AVA, un desarrollo propio de Barnard que ajustaba el cabeceo, la guiñada y el balanceo basándose en mediciones del acelerómetro.

La carga útil consistía en una cápsula de cámara estabilizada que albergaba los componentes de una GoPro HERO12 modificada, capaz de grabar a 240 fotogramas por segundo. Esta cápsula incorporaba un volante de inercia de latón motorizado para actuar como giroscopio y mantener la orientación de la cámara hacia el cohete tras la separación. Un sistema de aviónica secundario, denominado Fluctus, era responsable del despliegue de la carga útil y la recuperación, monitoreando velocidad, presión barométrica y orientación para determinar el apogeo.

Tal como informa Hackster.io, la misión no se desarrolló según lo previsto. El análisis post-vuelo identificó una serie de problemas interconectados. Un test de caída previo había descalibrado el acelerómetro del sistema AVA, induciendo un error de dirección persistente de 10 grados. Simultáneamente, una modificación en el software que eliminó un filtro de suavizado permitió que el sistema de control excitara vibraciones en la estructura del cohete.

Estas vibraciones resultaron ser especialmente problemáticas para el sistema Fluctus. El sistema de medición inercial de Fluctus muestreaba datos a 50 Hz, una frecuencia que coincidía con una fuerte resonancia vibracional del fuselaje. Esta coincidencia generó un error de aliasing, llevando al computador a interpretar que el cohete se había inclinado más de 100 grados, cuando en realidad mantenía una posición casi vertical. Ante esta falsa lectura, Fluctus activó un modo de detección de apogeo de emergencia. Las fluctuaciones de presión durante el vuelo transónico engañaron entonces al barómetro, que detectó un descenso, lo que provocó la eyección de la cámara y la activación de las cargas pirotécnicas de los paracaídas mientras el cohete viajaba a aproximadamente 700 millas por hora.

Las fuerzas aerodinámicas resultantes destrozaron los paracaídas y separaron el propulsor de la sección superior. Aunque la misión no logró obtener las imágenes esperadas, el vuelo proporcionó datos cruciales sobre la compleja interacción entre las vibraciones estructurales, el muestreo de los sensores y el software de control de vuelo. Este incidente subraya la importancia de considerar la dinámica estructural y los algoritmos de filtrado en el diseño de sistemas de aviónica para vehículos de alta velocidad.