GH-1 GRASHÜPFER

Eine Rakete, die senkrecht hochfliegt, oben ein 360°-Bild macht, sich im Fall mit ausgeklappten Flossen stabilisiert und am Startpunkt wieder weich aufsetzt — autonom, per GPS.

SpaceX-inspirierte EDF-Hop-Rakete als Quadrocopter: vier elektrische Impeller („ducted fans") oben im Quadrat, auf einem 2-Achsen-Gimbal für Schubvektorsteuerung, dazu vier Faltflossen und vier Landebeine mit Kniehebel-Verriegelung. Flugsteuerung mit Pixhawk/ArduCopter, Punktlandung über GNSS + AprilTag.

Status: Konstruktions- und Planungsstand — noch nicht geflogen. Alles hier ist gerechnet, konstruiert und als CAD gebaut; die Zahlen stammen aus Simulation und gemessenen CAD-Massen, nicht aus Flugversuchen. Der erste Schritt vor dem Bau ist eine Schubmessung am Prüfstand (siehe unten).

Namensherkunft: SpaceX' „Grasshopper" war genau dieser Versuchsträger (Vertical Takeoff, Vertical Landing). Der Name ist die Verbeugung, nicht die Kopie.

Start → 85 m in 32 s (2,5 m/s)
      → Foto: Position halten, Kameramast 250 mm ausfahren, 360°/Video
      → LEERLAUF: Motoren auf 8 %, Flossen aus (bei v=0), Fall bis −18 m/s
      → RESTART-BURN: Vollgas aus dem Leerlauf, fängt den Fall in 17 m ab
      → Sinkflug −10 m/s bis 25 m
      → LANDING BURN in 20 m: Vollgas, bricht −10 m/s in 5,5 m ab
      → Beine aus (erst unter 3 m/s), AprilTag-Ziel, −0,8 m/s
      → Aufsetzen mit 0,3–0,5 m/s am Startpunkt

Einstieg: docs/00_projektbuch.md

cad/params.py         Geometrie-Wahrheit (alle Maße benannt, keine Magic Numbers)
cad/BRIEF.md          Konstruktionsbrief (Werkstoffe, Kaufteile, build123d-Fallen)
cad/parts/*.py        Einzelteile: je build(), Asserts, Sondenprüfung, STEP+STL-Export
cad/assembly.py       Baugruppe über Joints (RigidJoint/RevoluteJoint/LinearJoint + connect_to)
cad/check_assembly.py Prüfskript: Radius-Scan über die exportierten STLs
cad/export/           STEP je Teil + Baugruppen (stowed/deployed) + Schnitt
cad/renders/          Renderings (f3d, headless)
sim/mission_sim.py    Flugsimulation (Schub-, Leistungs-, Massenmodell) mit Prüfwerten
sim/mass_budget.py    Massen- und Schwerpunktmodell mit Konsequenzrechnung
diagrams/             Verkabelungsplan, bemaßte Hauptansicht

uv venv --python 3.13 ~/.venvs/cad
uv pip install --python ~/.venvs/cad/bin/python build123d==0.11.1

# alle Einzelteile bauen (druckt Masse, prüft Asserts, exportiert STEP/STL)
for f in cad/parts/*.py; do ~/.venvs/cad/bin/python "$f"; done

# Baugruppe bauen (beide Zustände) und Innenausbau-Schnitt
~/.venvs/cad/bin/python cad/assembly.py

# Baugruppe geometrisch prüfen: Radius-Scan über die exportierten STLs
~/.venvs/cad/bin/python cad/check_assembly.py

# Flugprofil, Energieverbrauch und Massenbilanz nachrechnen
~/.venvs/cad/bin/python sim/mission_sim.py
~/.venvs/cad/bin/python sim/mass_budget.py

Renderings (optional, brew install f3d):

f3d --output=renders/gh1.png --resolution=1300,1150 --up=-Z \
    --camera-position=2500,-2500,700 --camera-focal-point=0,0,570 \
    --camera-view-up=0,0,-1 cad/export/GH-1_deployed.stl

1. Vier kleine Fans statt einem großen. Vier EDFs geben redundante Steuerung und 6,1 kg Schub; der 2-Achsen-Gimbal ersetzt die aufwendige Einzeldüsen-Schubvektorsteuerung und lässt das Fahrzeug seitlich versetzen, ohne sich zu neigen (wichtig für ein lotrechtes 360°-Bild).
2. Feder + Formschluss statt Servo als Lastträger. Flossen und Beine klappen per Torsionsfeder aus (51 g Federmasse für alle 16), verriegelt wird durch Rastbolzen bzw. einen Kniehebel über dem Totpunkt. Der Servo zieht nur — das ist die direkte Lehre aus dem Referenzprojekt (siehe unten), dessen servo-getriebene Landebeine bei harten Landungen brachen.
3. Akku auf Strom, nicht auf Flugzeit dimensioniert. 160 A Spitze brauchen einen Pack hoher C-Rate; der hat zwangsläufig Kapazität. Deshalb landet das Fahrzeug mit 70 % Restkapazität — Reserve ist hier kein Kompromiss, sondern Physik.

• Kein echter „Hoverslam": T/W 1,87 bricht einen Sinkflug von 10 m/s in 5,5 m ab — es sieht spektakulär aus, ist aber kontrolliert geflogen, nicht auf den Punkt gerechnet.
• Kein freier Fall aus 85 m: Die Terminalgeschwindigkeit liegt bei 27,7 m/s, EDFs brauchen 0,3–0,8 s zum Hochlaufen. Deshalb laufen die Fans im Rückfall auf 8 % Restdrehzahl.
• Keine Windunabhängigkeit: Fluggrenze etwa 6–8 m/s Wind am Boden.

Das Projekt geht auf eine Anregung zurück: hackaday.io #174329 — SpaceX inspired EDF rocket (Single-Copter mit einem 70-mm-EDF und Servo-Landebeinen). Dessen Landebeine brachen wiederholt — die Analyse dieses Fehlers steht in docs/07_mechanik_deployment.md und ist der Grund für die Feder-plus-Formschluss-Auslegung hier.

MIT — siehe LICENSE. Nachbau und Betrieb erfolgen auf eigene Gefahr. Vor dem ersten Start: Betreiberregistrierung, Kenntnisnachweis A1/A3, Haftpflichtversicherung und Prüfung des Fluggebiets (dipul.de) — Einzelheiten in docs/09_recht_sicherheit.md.