Projekt DREAM to dopiero początek – zapowiadają młodzi inżynierowie z zespołu, który w marcu jako pierwszy na świecie przeprowadził eksperyment wiercenia w warunkach mikrograwitacji i próżni. Dziś grupa może już opowiedzieć o wstępnych wnioskach z przeprowadzonych analiz. Ogłasza też szereg nowych inicjatyw

Start rakiety z eksperymentem studentów i absolwentów Politechniki Wrocławskiej na żywo śledziły tysiące internautów. 15 marca z kosmodromu Esrange w Szwecji na wysokość prawie 90 km wniosły się cztery aparatury przygotowane przez studenckie zespoły z kilku krajów Europy. Jednym z nich był DREAM (DRilling Experiment for Asteroid Mining), który pozwoli młodym naukowcom przeanalizować, jak wygląda proces wiercenia w skale w kosmosie, a zatem w warunkach mikrograwitacji i próżni.

- Na całym świecie przeprowadzono już dziesiątki badań dotyczących różnych procesów w mikrograwitacji. Analizowano m.in., jak zachowuje się w takich warunkach woda, żywe stworzenia czy np. płomień, by móc ocenić, jak duże zagrożenie niesie ze sobą pożar na stacji kosmicznej – opowiada Dorota Budzyń, liderka Projektu DREAM, absolwentka Wydziału Mechanicznego PWr. – Nikt jednak nie przeprowadził takiej analizy dla procesu wiercenia. My byliśmy pierwsi. Dzięki naszemu eksperymentowi będzie możliwa odpowiedź na pytanie, jakie wyzwania wiążą się z wydobywaniem surowców w kosmosie.

Jak wydobywać surowce z asteroid?

Członkowie zespołu podkreślają, że wnioski z ich badań będą jednym z pierwszych kroków na drodze do efektywnego wydobywania surowców z asteroid krążących w Układzie Słonecznym. Ciała te mają tak małą masę, że nie posiadają własnego pola grawitacyjnego, co utrudnia wszelkie prace wydobywcze. Są jednak bardzo zasobne w cenne surowce, a to skłania branżę kosmiczną do tego, by nie porzucać myśli o ich eksploatowaniu.

- Całe złoto, jakie do tej pory wydobyto na Ziemi, można by przetopić w sześcian o boku 30 metrów.  Wydaje się, ze to dużo. Tymczasem tylko jedna asteroida może mieć powierzchnię Dolnego Śląska, a w kilku procentach składać się z metali szlachetnych i metali ziem rzadkich. To zatem ogromne źródła surowców – podkreśla Dorota Budyń. – Szacuje się, że z asteroidy o średnicy jednego kilometra można wydobyć aż 200 mln ton żelaza, 30 mln ton niklu i 1,5 mln ton kobaltu. 

W ramach eksperymentu na pokładzie rakiety REXUS aparatura studentów i absolwentów PWr wierciła w próbce gipsu (symulującej asteroidę) i jednocześnie rejestrowała ten proces przy pomocy dwóch kamer, lasera i oświetlaczy diodowych. Po tygodniach analiz zebranych materiałów członkowie zespołu mogą już opowiedzieć o pierwszych wnioskach.

- Na początku cząsteczki odrywające się od skały, w której zachodzi wiercenie, „poruszają się” dość chaotycznie. Po pewnym czasie ten ruch się jednak stabilizuje i można przewidzieć jego kierunki. A to bardzo dobra wiadomość, bo znajomość tych kierunków pozwoli na zbudowanie aparatury do przechwytywania zasobów wydobywanych z asteroid  – opowiada Jędrzej Kowalewski, członek zespołu DREAM, także absolwent Wydziału Mechanicznego PWr. – Pierwsze analizy zebranych informacji zaskoczyły nas w kilku kwestiach. Najważniejszą jest to, że w czasie wiercenia wiertło oblepiło się urobkiem, choć nie powinno tak się stać. W żadnym z eksperymentów wiercenia przeprowadzanych na Ziemi drobinki skały nie przyklejały się do wiertła. Tymczasem w warunkach mikrograwitacji i w próżni tak się stało. Wspólnie z naukowcami z Głównego Instytutu Górnictwa i AGH analizujemy teraz, jakie są tego przyczyny. Wnioski mogą być bardzo ciekawe. 

Korzystając z wyników swojego eksperymentu, członkowie zespołu DREAM (którzy działają teraz jako start-up Scanway ulokowany we Wrocławskim Parku Technologicznym) zamierzają stworzyć model matematyczny wiercenia w warunkach nieważkości i próżni. Ułatwi to symulacje kolejnych badań dotyczących wiercenia. 

Inżynierowie łączą siły

To jednak tylko część ambitnych planów uczestników projektu. Wspólnie z dwiema wrocławskimi firmami z branży kosmicznej (założonymi przez absolwentów i studentów naszej uczelni) stworzyli też inicjatywę o nazwie Delta-V. Zamierzają nie tylko integrować wrocławskie środowisko inżynierów i naukowców przemysłu kosmicznego, ale także wspólnie tworzyć innowacyjne systemy robotyczne i pomiarowe oraz planować, symulować i realizować misje kosmiczne. 

- Nazwa Delta-V jest symboliczna – zaznacza Jędrzej Kowalewski. – W astrodynamice oznacza wartość prędkości potrzebnej, by wykonać planowany manewr w przestrzeni kosmicznej, np. zmianę orbity. Chcemy, by nasza inicjatywa stała się impulsem dla wrocławskiego i ogólnopolskiego przemysłu kosmicznego. Razem możemy stać się liderem w produkcji np. zminiaturyzowanych instrumentów, satelit czy pojazdów kosmicznych. 

Delta-V tworzą firmy: Scanway (projektuje systemy wizyjne dla przemysłu), Space is More (firmę założyła działająca na Politechnice Wrocławskiej grupa studentów i doktorantów o tej samej nazwie) i Kell Ideas (zajmuje się budowaniem mobilnych robotów, m.in. badawczych i edukacyjnych, tworzą ją byli i obecni studenci zaangażowani w prace nad łazikami Scorpio). 

Członkowie tej inicjatywy stawiają sobie za cel sprowadzenie na Ziemię jednego kilograma pozaziemskiego surowca, co chcą zrobić do 2040 r. – Takich planów nie realizuje się z dnia na dzień, dlatego wyznaczyliśmy sobie szereg zadań, które pomogą nam urzeczywistnić to założenie – podkreśla Dorota Budzyń.

Jednym z nich jest stworzenie systemu start-upów („start-upowego drzewa”) działających pod egidą Delty-V. Każdy z nich miałby zająć rozwijaniem jakiegoś elementu potrzebnego do zrealizowania ostatecznego celu, ale jednocześnie także zarabiać na siebie. Założyciele i pracownicy takich firm będą mogli liczyć na pomoc członków inicjatywy w rozwijaniu swoich technologii i umiejętności. 

Kosmiczne laboratorium we Wrocławiu

Wspólnie z Wrocławskim Parkiem Technologicznym członkowie inicjatywy zamierzają też utworzyć laboratorium technologii kosmicznych. – Najwięcej pieniędzy w branży kosmicznej pochłaniają testy. By je prowadzić, konieczny jest dostęp do odpowiednio wyposażonego laboratorium. W Europie jest tylko jedno umożliwiające pełne testowanie satelitów. Chcemy więc stworzyć drugie, bo bez niego nie ma mowy o rozwoju polskich misji kosmicznych – opowiada Jędrzej Kowalewski. – Laboratorium powinno mieć m.in. komorę termiczno-próżniową, symulator słońca, clean room, platformę wibracyjną i symulator promieniowania kosmicznego. Niektóre z tych aparatur są już we Wrocławskim Parku Technologicznym. Konieczne będzie tylko dostosowanie ich do potrzeb badań kosmicznych. 

Pomogą studentom spełnić ich kosmiczne marzenia

Już w maju członkowie inicjatywy Delta-V rozpoczną też program szkoleń dla studentów, którzy chcieliby zrealizować projekt podobny do DREAM. Jesienią Europejska Agencja Kosmiczna rozpocznie nabór projektów, które mogą znaleźć się na pokładzie kolejnej rakiety REXUS (i w gondoli balonu BEXUS). 

– Wiemy, jakiego ogromu pracy wymaga przygotowanie odpowiedniej dokumentacji technicznej takich projektów i ile zaangażowania wymaga organizacja wszystkich ich elementów – mówi Mikołaj Podgórski, członek DREAM, absolwent Wydziału Mechaniczno-Energetycznego PWr. – Mamy za sobą ponad trzy lata doświadczeń z projektami balonowymi i rakietowym. Chcemy się nim podzielić, bo dzięki temu skorzystamy wszyscy, zarówno studenci, którzy będą mieli szansę zrealizować swój eksperyment w kosmosie, jak i my, bo liczymy na to, że w ten sposób poszerzymy grono inżynierów zaangażowanych w rozwój wrocławskiego przemysłu kosmicznego. 

Satelita i aparat wiercący

Delta-V planuje także budowę pierwszego wrocławskiego satelity Scansat-One, który ma stanowić podwaliny pod kolejne projekty. Według założeń będzie to zminiaturyzowana platforma dla szerokospektralnych (od ultrafioletu po termografię w podczerwieni) jednoczesnych obserwacji Ziemi, pomocnych  w takich dziedzinach jak obronność, rolnictwo, hydrologia czy geodezja. – Może to być innowacja w światowej skali – zaznacza Jędrzej Kowalewski. – Taki satelita będzie pozwalał na zrobienie jednocześnie kilku zdjęć, które dostarczą nam bardzo wielu zróżnicowanych informacji. 

Szczegółowe informacje na temat planowanego satelity można znaleźć na stronie internetowej poświęconej projektowi. 

Jednocześnie członkowie inicjatywy chcą także rozwijać projekt MiSC (Microgravity Sample Collection), czyli właśnie aparatu wiercącego wraz z systemem przechowywania urobku wydobytego z asteroid. – Rozmawiamy już z niemieckim uniwersytetem, na którym moglibyśmy przeprowadzić konieczne testy. Uczelnia ta ma bowiem wieżę zrzutową, w której realizuje się eksperymenty związane z mikrograwitacją – opowiadał Mikołaj Podgórski. 

Dorota Budzyń podkreśla, że grupa ma przed sobą wiele pracy. - Jesteśmy jednak przekonani, że jeśli zjednoczymy w naszej inicjatywie wielu zdolnych inżynierów, to będziemy w stanie zrealizować swój cel, korzystając z finansowania od prywatnych firm i z programów rządowych.

Lucyna Róg