ARRC試射小火箭　「80%成功！」

2015/04/20 |

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APPL-9β發射瞬間。圖／游允赫提供。

交大、北科大、成大、屏科大四校組成的自製火箭研究團隊「前瞻火箭研究中心」（Advanced Rocket Research Center，以下簡稱ARRC）18日下午於香山濕地試射雙節火箭「APPL-9β」，主要為接下來的大型探空火箭「HTTP-3」測試脫節與空中點火功能。火箭飛向天際並完整回收，只可惜火箭未如預期中脫節。ARRC主任、交大機械系教授吳宗信形容這是「80%的成功」，待團隊討論再決定是否再次飛試。（文末新增後記，ARRC於2016年1月底再次飛試，終於脫節成功！）

目前釋出的短版官方影片，此次飛行最大高度約360公尺：

發射現場

火箭會逆風飛行，風向和風速是判斷發射點要離岸多遠、火箭發射角度的重要因素，那天下午天氣陰涼，風向大致由外海往岸上吹，但風不大，算是個好天氣。採蚵車載著火箭，交大成員穿著雨鞋、扛著發射架，走入遍佈蚵殼、小螃蟹的泥濘濕地到離岸約一公里處。

發射前的作業流程繁瑣而嚴謹，現場總指揮賴冠融依照近40道程序的SOP發布指令，每道指令都有對應的負責成員，完成一個指令後回報再進行下一個。成員們為火箭上架、接上「臍帶」（連接火箭與發射架，接收點火指令的電線）、灌氣、確認兩個地面站接收訊號的狀態、為航電上電等，整套流程耗時約1.5小時。

成員正在為航電系統接上電源。攝影／劉珈均。

倒數一分鐘

全員撤退到發射架後方幾十公尺處，對講機關閉，開始倒數一分鐘。就在這時，吳宗信眼尖看到濕地遠處有一個人正往發射架點方向靠近！賴冠融用大聲公呼叫負責點火的成員魏世昕緊急暫停，並對那位遠方的老伯大聲喊叫：「阿伯！不要移動！我們正在發射火箭！」「他聽嘸啦！講台語啦！」「嘜振動（tín-tāng，閩南語移動之意）！」一陣忙亂後，那位老伯會意過來，小插曲有驚無險的落幕，火箭也恢復倒數。

火箭冒出白煙，隨即飛嘯而上沒入雲端，火箭上天後的飛行姿態、航電是否正常運作、資料傳輸狀況等才是真正的重點。大家仰望天空，老師們叨念著火箭似乎沒脫節，接著三頂降落傘帶著火箭緩速從空中落下，現場氛圍又轉為興奮，「第一次看到這麼漂亮的降落傘！」吳宗信笑著說：「這是80%成功！」

火箭衝向天際。圖／游允赫提供。

降落傘成功全開，帶著火箭緩速落下。攝影／劉珈均。

幾個成員辛苦跋涉過濕地，把火箭撿回來。攝影／劉珈均。

ARRC撿回火箭後在一旁的竹筏休息，一邊推敲第一節沒脫節的原因，一邊等採蚵車前來運載火箭。攝影／劉珈均。

始作俑者是兩顆螺栓

APPL-9β主要任務為測試脫節與空中點火的設計，這也是團隊接下來的大型雙節火箭HTTP-3的重點。成員魏世昕和賴冠融解釋，火箭的加速度規會偵測火箭由高速至減速的重力變化（類似搭電梯上升時，電梯停止前一刻的感受），當第一節推力漸失，便會發指令讓火箭脫節，第二節偵測到脫節訊號後就會啟動點火。

成員們將火箭搬回交大後還顧不得休息，隨即在實驗室拆解火箭，尋找脫節失敗的原因。扣連第一節和第二節火箭的金屬環有兩顆「爆炸螺栓」，螺栓內部空腔含有火藥和點火裝置，點燃火藥、螺栓斷開便能使固定的物體分離。

APPL-9β有發出點火指令、也引燃了螺栓中的黑色火藥，但螺栓只微微鼓起，沒有斷開，導致火箭沒有脫節，而基於安全，團隊設計第二節火箭沒偵測到脫節訊號便不會點火、開閥。「地面測試時明明都OK！現在居然兩根同時出問題。」

藍色框線處為預設在空中脫離的第一節火箭。攝影／劉珈均。

這兩顆爆炸螺栓是火箭沒脫節的始作俑者。攝影／劉珈均。

過去十幾架APPL火箭只有APPL-2是雙節設計，但APPL-2設計簡單：一二節皆為固態火箭；第二節往內縮套入第一節再固定；點火時間事先分別設定好，時間到了自動點火。魏世昕說：「不過當時第二節太慢點火了，火箭飛得很水平，可能直接飛到海上了吧。」

APPL-9β小檔案

APPL-9β為雙節火箭，直徑15公分，2.7公尺長，重約23公斤。火箭第一節為固態糖燃料，第二節為混合式推進器（以N₂O一氧化二氮作為氧化劑，塑膠PE為燃料）。火箭搭載中央大學張起維老師團隊製作的罐頭衛星，量測高度與溫度、衛星電力續航，蒐集日後設計將衛星彈射出火箭的資料。

火箭外殼是以PLA材料3D列印而成，需要較大強度的地方（如鼻錐）結合玻璃纖維。成員周子豪說，3D列印好處是可以節省「奇形怪狀」切割的加工時間，「孔洞也可以直接印出來，裁切玻纖比較麻煩。」

APPL-9β前身為一月在香山濕地試射的APPL-9，當時火箭脫離發射架前就迸裂分解。賴冠融說，上次「失事」原因推估為燃料配方與結構設計沒配合好，他們換過糖與硝酸鉀的來源，但延續舊參數設計APPL-9，新配方燃燒速率較快，高溫又助長整個反應，壓力容器承受不住就爆開了。

後記：

ARRC於2016年1月31日試射2.7公尺長的「APPL-9C」，火箭順利脫節，飛試相當成功。ARRC正如火如荼準備大型雙節火箭試射，APPL-9這系列小火箭主要就為了測試日後大火箭會用到的系統，特別是如何脫節──火箭一邊飛行，一邊拋棄不再必要的部分以減輕重量，讓火箭飛得更高。這相當考驗團隊技術，ARRC足足用了三支小火箭，脫節設計才成功運作（第一支爆炸、第二支脫節不成）。

回顧第一支APPL-9縮時與發射影片：

APPL火箭名字取自交大成員所屬的機械所實驗室縮寫，過去APPL系列以糖精和硝酸鉀，加上少許氧化鐵反應作為火箭動力，又暱稱為「蔗糖火箭（Sugar Rocket）」。APPL火箭主要由交大成員製作，目的不在於飛高（設計的飛行高度不超過一公里），而是作為日後大型火箭HTTP設備與次系統的事前測試，算是大火箭的小型測試版。