Foguete 3D de US$ 96 recalcula trajetória em voo com sensor de US$ 5

• Protótipo de prova de conceito de um sistema de lançador de foguetes e foguete guiado de baixo custo, feito com componentes eletrônicos de consumo e peças impressas em 3D
• O foguete usa um computador de voo ESP32 e uma unidade de medição inercial (IMU) MPU6050 para controlar, durante o voo, aletas dobráveis e dispositivos de estabilização canard
• O lançador integra GPS, bússola e sensor barométrico para calcular a direção e os dados de telemetria
• Todo o sistema foi projetado no Fusion 360 e simulado no OpenRocket, passando por iterações de projeto mecânico e testes de lançamento
• O custo total do hardware é de cerca de US$ 96, demonstrando a viabilidade experimental de tecnologia de foguetes guiados de baixo custo

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Visão geral do projeto

• Este projeto foi desenvolvido como uma prova de conceito (proof-of-concept) de um sistema de lançador de foguetes e foguete guiado de baixo custo
  • Usa componentes eletrônicos de consumo e peças impressas em 3D
  • Tanto o foguete quanto o lançador foram desenvolvidos por meio de projeto mecânico, integração eletrônica e testes de lançamento
• O foguete é equipado com um computador de voo ESP32 e uma IMU MPU6050 para controlar sua atitude durante o voo
  • Usa uma estrutura com aletas dobráveis (folding fins) e estabilização por canard
• O sistema de lançamento inclui GPS, bússola e sensor barométrico, executando o cálculo de direção e fornecendo telemetria
• O custo total do hardware é informado como cerca de US$ 96

Ferramentas de projeto e desenvolvimento

• O projeto mecânico de todo o sistema foi realizado no Fusion 360
• A simulação de estabilidade aerodinâmica foi feita com OpenRocket
• O processo de desenvolvimento seguiu um fluxo iterativo de projeto mecânico → integração eletrônica → testes de lançamento

Estrutura do repositório

• O repositório inclui os principais componentes de engenharia do projeto
  • Arquivos CAD mecânicos do foguete e do lançador
  • Código-fonte do firmware para o controlador de voo do foguete e para o sistema de lançamento
  • Arquivos de simulação do OpenRocket
  • Documentação complementar do projeto

Materiais adicionais

• Um arquivo no Google Drive fornece mídia e documentação relacionadas ao desenvolvimento
  • Materiais de projeto mecânico e montagem
  • Registros de testes de eletrônica e firmware
  • Materiais de testes de lançamento e desenvolvimento do motor do foguete
  • Inclui fluxograma do sistema, especificações do foguete, lista de materiais e tabela de análise de custos

Significado do projeto

• Um caso experimental de implementação de um sistema de foguete guiado usando apenas componentes comerciais e impressão 3D
• Projeto open source que demonstra o potencial de tecnologia de controle aeroespacial baseada em hardware de baixo custo
• No GitHub, registra 936 estrelas (stars) e 218 forks, recebendo grande atenção

[GN⁺]

Opiniões no Hacker News

• Lembrei de uma história que um professor de robótica me contou em 1995
  O Ocidente sempre tentava fazer coisas caras com tecnologia de ponta, mas o outro lado, sem esse luxo, resolvia com ideias engenhosas
  Durante a Guerra Fria, desmontaram um míssil russo de rastreamento térmico e não havia diagrama de circuito: só um LDR (fotoresistor), uma bobina e um pino
  Quando havia luz, o pino se movia para um lado; quando não havia, para o outro. Como o míssil girava de forma instável, esse arranjo simples fazia com que ele seguisse a luz intensa do alvo (o calor do escapamento da aeronave)

  • O míssil Sidewinder original funcionava com um princípio parecido
    Se o piloto mirasse no motor do alvo, a chance de acerto era maior, e versões posteriores puderam ser lançadas de mais longe ou em outros ângulos
  • No Ocidente também existia uma arma semelhante, com a frente e a traseira girando em sentidos opostos
    Usando uma embreagem para controlar a rotação, ela conseguia controle de voo em 2 eixos com uma entrada de 1 bit
    O que eu lembrava era o míssil Starstreak
  • Era impressionante ver um míssil térmico parado reagindo a uma luz na frente dele como um filhote de beagle preguiçoso
  • Isso me faz lembrar o caso de George Dantzig: quando uma possibilidade já foi provada, eventualmente alguém vai concretizá-la
  • A história também lembra os primeiros mísseis guiados por infravermelho das décadas de 1940 e 1950

• O acabamento de engenharia de um projeto de US$ 96 é impressionante, mas dar ao repositório no GitHub o nome “MANPADS-System-Launcher-and-Rocket” foi uma escolha arriscada
  Deixando ITAR de lado, é interessante que ele recalcule a trajetória em voo com um sensor de US$ 5
  A diferença entre eletrônicos civis e tecnologia militar está diminuindo rapidamente, e isso mostra como a tecnologia democratizada pode ser uma faca de dois gumes

  • O irmão de um amigo trabalha numa empresa de defesa e projetou pessoalmente um míssil de US$ 10 mil; no começo foi ignorado, mas só recentemente começou a receber atenção
  • Sensores baratos podem parecer bons em demonstrações, mas por causa de drift e problemas de calibração têm baixa repetibilidade, então o setor de defesa ainda não liga tanto para isso
  • Na verdade, esse fenômeno não é novo. O surgimento de pequenas câmeras de TV para consumidores levou ao desenvolvimento da bomba Walleye
    Um engenheiro construiu em casa um rastreador 1D, e isso depois evoluiu para uma arma real usada em combate para atingir pontes e veículos
  • O GPS civil é projetado para gerar valores de erro quando altitude ou velocidade passam de certo limite, para impedir uso em foguetes
  • IMUs MEMS já eram baratas há 10–15 anos, então esse projeto não é totalmente novo

• Isso é, na prática, um mini foguete DIY para guerra assimétrica
  Não parece algo que vá ficar muito tempo no GitHub

• O vídeo foi realmente chocante. No vídeo no YouTube, a habilidade técnica do criador é impressionante, mas no final aparecem cenas da guerra de drones da Rússia e uma foto de David Koresh, o que passou uma sensação inquietante

  • No fim do vídeo também aparecem fotos de Martin Luther King, civis vietnamitas e mujahidins afegãos
    O criador provavelmente queria transmitir a mensagem de que a tecnologia pode ser uma ferramenta de empoderamento para os mais fracos
  • Parece que Koresh foi usado simbolicamente pelo fato de ter resistido a agentes federais apenas com armas de fogo simples
    A maior parte do vídeo trata de outra coisa, e há um ponto de contato com a polêmica sobre regulação de impressoras 3D
  • Fiquei curioso se as cenas da guerra Rússia-Ucrânia mostravam mesmo drones atacando pessoas
    O criador diz ter lido textos de pensadores críticos da tecnologia (como Ted Kaczynski etc.)
  • O fato de as táticas de drones baratos da Ucrânia terem causado danos enormes à Rússia mostra como a natureza da guerra moderna mudou completamente
  • Esse tipo de vídeo também atrai os “war bros”

• A parte do vídeo sobre desempenho real eram só dois clipes curtos e, no fim das contas, foi um fracasso completo
  É um protótipo bacana baseado em OpenRocket, mas está mais para brinquedo do que para arma de guerra
  A mistura de jogo, Ucrânia, Martin Luther King, Vietnã e Koresh acabou ficando mais confusa do que eficaz
  Veja vídeo 1, vídeo 2 e OpenRocket

  • A cena real de lançamento é curta, e não há qualquer dado de precisão ou alcance
  • É mais interessante ver isso como uma performance política do que como arma de guerra
  • Ainda assim, há chance de foguetes baratos como esse serem usados como iscas para causar confusão
    Se um atacante disparar dezenas de foguetes baratos ao mesmo tempo, o sistema de defesa pode ficar sobrecarregado
  • Como canal relacionado mais interessante, recomendo Lafayette Systems
  • Eu achei interessante não como arma, mas como projeto experimental de engenharia

• Algumas pessoas mencionam ITAR, mas na prática esse projeto ainda não chega a esse nível
  Se usasse câmera como sistema de guiagem haveria problema, mas se for apenas para apontar para o sol talvez esteja tudo bem
  Lafayette Systems também faz projetos parecidos, mas de forma mais fechada

  • Ainda assim, MANPADS entra no escopo do ITAR
    Legalmente talvez dê para alegar que está no nível de um brinquedo, mas se a mídia der atenção, o risco jurídico pode aumentar

• Alguém achou que mencionar publicamente “implementação de MANPADS” foi uma escolha arriscada
  Ainda assim, existe curiosidade em ver também uma versão ATGM

• Foi marcante a declaração de que “tecnologia antiaérea avançada agora está ao alcance de indivíduos”
  Muita gente provavelmente vai se sentir desconfortável com isso

  • Também havia descrições poéticas como “por que o sol demora tanto para morrer”
  • No fim, surgiu até a interpretação cínica de que “agora qualquer um pode derrubar um avião de passageiros”

• Algumas pessoas veem esse projeto como produto de alívio de estresse
  A realidade de viver sob ataques de drones em Israel, Irã, Oriente Médio, Ucrânia etc. pode ter gerado esse tipo de ideia
  Sistemas antiaéreos baratos podem ajudar a reequilibrar a guerra de drones

  • Mas, por outro lado, drones caseiros também são o único contrapeso contra exércitos muito poderosos
    Em lugares como Gaza, nenhum equipamento improvisado consegue parar bombas de 2.000 libras
  • MANPADS foram feitos originalmente para helicópteros ou aeronaves voando baixo, então talvez sejam pouco eficazes contra os pequenos drones usados na Ucrânia

• Este projeto é ainda mais barato que o míssil de cruzeiro caseiro de US$ 5000 de Bruce Simpson
  Aquele míssil de 2003 era baseado em pulsejet, parecido com um V-1 guiado por GPS