Do zbierania kosmicznych śmieci

Zadanie: "Zbieranie" śmieci kosmicznych
Sposób "zbierania" i utylizacji tych części jest już przedmiotem dyskusji w badaniach kosmicznych. Najpierw jednak trzeba wiedzieć, w jaki sposób części te poruszają się w przestrzeni kosmicznej.

Na tym pytaniu skupia się projekt UB-Space, który został założony przez sześciu studentów z różnych dziedzin na Uniwersytecie w Bremie. Lider zespołu Maren Hülsmann: "Do tej pory dwa moduły były w stanie dokować, komunikując się ze sobą. Jednak śmieci kosmiczne to tak zwane "obiekty niewspółpracujące", które statek kosmiczny musi rozpoznać, zbliżyć się i złapać."

Wymaga to skomplikowanych obliczeń matematycznych - Maren Hülsmann i jej koleżanka z zespołu Amina Zaghdane studiują technomatematykę - ale trzeba też zebrać wartości referencyjne i dane testowe. I to jest właśnie zadanie UB-Space.

W kosmos z rakietą sondującą
Fakt, że sześciu studentów przeprowadza bardzo realny i złożony eksperyment kosmiczny, zawdzięczamy niemiecko-szwedzkiemu programowi REXUS/BEXUS. Skrót oznacza "Rocket Experiments for University Students" lub "Balloon Experiments for University Students". Zespoły studenckie mogą zgłaszać zadania badawcze do programu. Jury rozpatruje propozycje, a w każdej rundzie projektu cztery zespoły otrzymują - w uproszczeniu - część rakiety, w której mogą umieścić swój zestaw badawczy. Cztery moduły mieszczą się w rakiecie sondującej, która jest wystrzeliwana w kosmos raz w roku z centrum kosmicznego Kiruna w północnej Szwecji.
 
Idea stojąca za UB-Space: moduł rakiety uwalnia ciało testowe do termosfery i wykorzystuje czujniki i kilka kamer do rejestrowania pozycji i ruchu tej "swobodnie spadającej jednostki". Maren Hülsmann: "Otrzymujemy dane o obrazie i położeniu z rzeczywistego ruchu FFU w przestrzeni kosmicznej. Do tej pory istniały jedynie symulacje ruchu komponentów w przestrzeni."

Złożone obliczenia są ponownie wymagane podczas analizy eksperymentu, ponieważ każda rakieta stale obraca się wokół własnej osi, aby skompensować nierównowagę.

Projektowanie dla specjalnych warunków środowiskowych
Na dwanaście miesięcy przed startem rakiety zespoły projektowe są bardzo zajęte. W UB-Space dotyczy to w szczególności Olivera Dorna, który studiuje inżynierię morską i projektuje mechanikę modułu. Obowiązują ograniczenia specyficzne dla przestrzeni kosmicznej: "Zużycie energii jest ograniczone przez system, podobnie jak waga i przestrzeń montażowa, a tarcie powietrza generuje temperatury do 200 °C." Jak w takich warunkach zaprojektować napęd, który transportuje ciało testowe z rakiety? Szybko stało się jasne, że najpierw zostanie zdmuchnięta klapa w rakiecie. Następnie wysunięto jednostkę zawierającą "Free Falling Unit". Lars Flemnitz, student elektrotechniki i proximity switch projektu UB-Space: "Przetestowaliśmy kilka systemów napędowych. Najlepiej sprawdziły się dwa równoległe napędy śrubowe."

Napęd i wspornik z programu igus®.
Napędy śrubowe pochodzą z programu drylin® firmy igus®. Śruby pociągowe ze stali nierdzewnej mają długość 150 milimetrów. Są one napędzane silnikiem krokowym NEMA 11, który pracuje z wysokim momentem obrotowym i niską prędkością 3 cm/s. Uchwyt, w którym znajduje się FFU, jest przymocowany do nakrętki śruby pociągowej, która została wydrukowana z tribo-filamentu iglidur® J260. Jest to jeden z sześciu różnych filamentów do druku 3D oferowanych przez igus®. Ich wspólną cechą jest to, że są zoptymalizowane pod kątem tarcia i zużycia, a specjalne części do prototypów lub małych serii mogą być produkowane szybko i ekonomicznie, nawet w przypadku skomplikowanych geometrii. Firma UB-Space zaopatrzyła się również w inne komponenty wspornika w firmie igus®.
 
Ledwo widoczny komponent pochodzi również z zestawu konstrukcyjnego igus®, który ma tutaj kluczowe znaczenie. Oliver Dorn: "Korpus testowy (FFU) spoczywa w uchwycie, który jest przymocowany taśmą Tribo-Tape.

Ta folia ślizgowa wykonana z igliduru® o bardzo niskim współczynniku tarcia jest stosunkowo nowa w programie igus®. Zapewnia ona, że jednostka wysuwa się z uchwytu i odsuwa od rakiety po otwarciu klapy i wysunięciu napędu.

Kompleksowe testy przed startem

Każdy z eksperymentów REXUS musi przejść te same złożone procedury testowania i zatwierdzania, które są zwyczajowe w komercyjnych i naukowych podróżach kosmicznych zgodnie ze standardami ESA. Dla przykładu, moduł rakietowy od UB-Space właśnie ukończył testy wibracji i przyspieszenia 12 g w trzech osiach.
 
Podjęty wysiłek jest zrozumiały, ponieważ w podróżach kosmicznych nie ma lotów testowych ani prototypów: Eksperyment musi zakończyć się sukcesem podczas pierwszego i jedynego lotu. Zespół UB-Space jest jednak optymistycznie nastawiony i zachęcają go do tego profesjonalni inżynierowie testowi, którzy stale wspierają projekt.

Jest rzeczą oczywistą, że rakieta REXUS z eksperymentem UB-Space nie stanie się kosmicznym gruzem. Po parabolicznym locie z wierzchołkiem na wysokości 90 kilometrów, który przenosi ją poza trzy warstwy atmosfery i do termosfery, rakieta ląduje z powrotem w północnej Szwecji. Dane zebrane przez UB-Space podczas lotu zostaną następnie przeanalizowane.

Do sklepu internetowego

Do sklepu internetowego

► Zum Online-Shop

Do sklepu internetowego