Sonda kosmiczna przynosi sukces studentom AGH

Zespół projektowy AGH Space Systems powstał pod koniec 2014 roku. Studenci wchodzący w jego skład w przeszłości zaprojektowali model nanosatelity, dzięki uzyskanemu doświadczeniu mogli wziąć udział w konkursie technologii kosmicznych. Na swoje badania otrzymali grant z Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego. Zawody Cansat Competition odbywają się w Stanach Zjednoczonych i są największym wydarzeniem skupiającym akademickie technologie satelitarne na świecie.

Aby zakwalifikować się do Cansat Competition, studenci musieli przedstawić projekt, wyniki badań i testów swojej sondy planetarnej. "Celem naszej misji jest symulacja podróży sondy przez atmosferę planety z jednoczesnym pobieraniem kompleksowych danych telemetrycznych podczas opadania. Cały Cansat złożony jest z dwóch głównych części: Modułu Naukowego i kontenera ochronnego, który zabezpiecza urządzenie podczas wyrzutu z rakiety, lotu oraz wczesnej fazy opadania" - tłumaczy Bartosz Postulka, student Mechatroniki Akademii Górniczo-Hutniczej.

Moduł Naukowy jest sondą planetarną, która zawiera w sobie precyzyjne czujniki wykonujące ciśnieniowe pomiary wysokości, mierzące temperaturę wewnętrzną i otoczenia, stan oprogramowania lotu, parametry stabilizacji, poziom zasilania oraz kąt opadania. Wszystkie te dane, mające wpływ na przebieg lotu, są transmitowane z częstotliwością 1 Hz do stacji naziemnej za pomocą modułów radiowych. Stację, tak jak i pozostałe części Cansata, studenci skonstruowali sami. Wbudowali też pamięć flash, która zapisuje pomiary z częstotliwością większą niż telemetria. Wszystkie te czujniki są umieszczone w osłonie z włókna szklanego. Mieszczą się w niej też rotory (czyli śmigła, które są uwalniane w momencie wyrzutu modułu z rakiety), spadochron i bezpieczna kapsuła, która podczas testów przewozi niezwykle delikatny ładunek testowy - jajko.

Całość umieszczona jest w rakiecie, którą zaprojektowali specjaliści z Polskiego Towarzystwa Rakietowego. Jednostka ma za zadanie wznieść się na wysokość jednego kilometra, gdzie cały system zostaje z niej wyrzucony. W tym samym czasie wbudowany w moduł komputer sprawdza, czy lot jest stabilny. Jeśli tak, następuje przepalenie połączenia i uwolnienie Cansata. W tej samej chwili otwiera się spadochron zapewniający bezpieczne lądowanie części ochronnej. "Po opuszczeniu kontenera Moduł Naukowy uruchamia współosiowe wirniki z przeciwbieżnymi łopatami, aby uzyskać prędkość opadania mniejszą niż 10 m/s. To właśnie rotory zapewniają miękkie lądowanie modułu. Umieszczona w nim sonda stabilizuje lot i prędkość powyżej regulaminowego pułapu 300 metrów. Kamera zainstalowana w module nagrywa przebieg lotu aż do momentu zetknięcia się z ziemią. Kamerę stabilizowana jest przez ruchome lotki" - wyjaśnia Bartosz.

Aby powstał Cansat, studenci nie tyko wykorzystywali nabytą podczas studiów wiedzę, ale także mierzyli się z wieloma obcymi dla siebie zagadnieniami - przy konstruowaniu urządzania musieli np. zgłębić zagadnienia aerodynamiki. Trudności do pokonania mieli sporo. Wymyślili np., że dla zapewnienia stabilniejszego lotu zainstalują w Cansacie dwa rotory, a każdy z nich będzie się składał z czterech łopatek. W konstrukcji modułu bardzo ważne są dwie rzeczy: po pierwsze wszystkie części muszą przetrwać lądowanie, po drugie ładunek umieszczony w kapsule bezpieczeństwa ma wrócić w nienaruszonym stanie. Podczas testów ładunkiem tym było surowe jajo kurze, jako symbol delikatności i kruchości. Konstruktorzy nie chcą wyjawić, ile jajek poświęcili, zanim udało im się uwieńczyć próby sukcesem, ale nie bądźmy drobiazgowi - najważniejsze, że teraz jajko po kolejnych lądowaniach wraca na Ziemię całe i nieuszkodzone. "Chcieliśmy udowodnić, że można tak zbudować bezpieczny moduł, aby kiedyś w przyszłości, odpowiednio większy, mógł on zapewnić szczęśliwe lądowanie na przykład człowiekowi. Dużym problemem dla nas było ograniczenie wagowe, jakie postawili organizatorzy Cansat Competition, dlatego sporo wysiłku włożyliśmy w dobranie odpowiednich materiałów i opracowanie proporcji mieszanki do stworzenia modułu bezpieczeństwa" - mówią studenci.

Kolejną niezwykle ważną częścią całego projektu jest rakieta zaprojektowana przez Polskie Towarzystwo Rakietowe. To ona wynosi Moduł Naukowy na odpowiednią wysokość. Rakieta jest zbudowana z nowoczesnych materiałów, zapewniających jej niezwykłą wytrzymałość; dzięki temu może być używana do kolejnych prób. Ma napęd hybrydowy, generujący ciąg ponad 7 g. Specjaliści z PTR nie tylko zbudowali rakietę, ale przekazali naszym studentom technologię, aby młodzi naukowcy wiedzieli, jak ją wykonano.

Sądząc po udanych próbnych lotach nad Pustynią Błędowską i pozytywną weryfikację komisji NASA, konstruktorzy z AGH spisali się znakomicie. W lutym 2015 przeszli pierwszy etap kwalifikacji przeprowadzony przez specjalistów z NASA. Jako zespół AGH Space Systems zdobyli 97,6 proc. punktów, gratulacje od sędziów oraz usłyszeli upragnione "See you in Texas!". W marcu odbył się drugi etap kwalifikacji, czyli Krytyczna Ocena Projektu. "Zdobyliśmy w nim 99,2 proc. punktów, zyskując tym samym miejsce wśród 10 najlepszych zespołów na świecie. W czerwcu zrobimy co w naszej mocy, by godnie reprezentować Akademię Górniczo-Hutniczą oraz Polskę w Teksasie, pośród ponad 60 zespołów z całego świata" - mówią studenci.

AGH Space Systems działa w ramach Wydziału Inżynierii Mechanicznej i Robotyki. W skład zespołu wchodzi siedmioro studentów: Adam Kurzak - lider zespołu, Bartosz Postulka - konstrukcja mechaniczna, Bartosz Moczała - elektronika, Jakub Rachucki - stacja naziemna, Robert Betka - system kontroli lotu, Weronika Mrozińska - system bezpieczeństwa ładunku, Tomasz Fuchs - mechanika i organizacja. Opiekunem zespołu jest dr hab. inż. Tomasz Buratowski. Młodzi ludzie działają w ramach koła naukowego "Cyborg". Projekt Cansata zajął w 2015 roku pierwsze miejsce na Sesji Kół Naukowych w kategorii Automatyka i Robotyka, niedługo później młodzi naukowcy zwyciężyli Ogólnopolski Konkurs Konstrukcji Studenckich w kategorii Koła Naukowe.

Kto wie, może na podstawie projektu studentów z Akademii Górniczo-Hutniczej NASA w przyszłości zdecyduje się zbudować sondę planetarną, którą wykorzysta do eksplorowania niezgłębionych tajemnic Kosmosu? Może w kapsule bezpieczeństwa, w której teraz umieszczone jest jajko, zasiądzie kiedyś człowiek, który na obcym globie znajdzie kończące się na Ziemi, a niezbędne dla dalszego rozwoju naszej cywilizacji surowce? Jak by nie było, tak ciekawe i doceniane na świecie prace studentów z AGH, stawiających swoje pierwsze naukowe kroki w murach naszej uczelni, pozwalają z nadzieją patrzeć w przyszłość i niewątpliwie stanowią powód do dumy.

Źródło: AGH