Studenci z Politechniki Wrocławskiej po raz kolejny zakwalifikowali się do prestiżowego programu REXUS/BEXUS realizowanego m.in. przez Europejską Agencję Kosmiczną (ESA). W ramach projektu TRACZ nasi badacze chcą sprawdzić działanie innowacyjnego chwytaka w warunkach mikrograwitacji i próżni

Program REXUS/BEXUS zakłada wyposażenie rakiety kosmicznej i gondoli balonu w aparatury badawcze przygotowane przez wybrane studenckie zespoły z całej Europy. W ten sposób ich członkowie dostają szansę na przeprowadzenie swoich eksperymentów na wysokości około 30 km (w przypadku balonu) i ponad 80 km nad ziemią (w przypadku rakiety).

Uniwersalny, ale czy działa w kosmosie?

W ramach projektu TRACZ (Testing Robotic Application For Cathing in Zero-G) studenci sprawdzą, czy możliwe jest wykorzystanie chwytaka typu jamming gripper w mikrograwitacji i próżni. Tego typu urządzenia składają się z membrany wypełnionej granulatem działającej na zasadzie manipulacji różnicą ciśnień. Napompowany balon dostosowuje swój kształt do przedmiotu, który ma być podniesiony, a po wyssaniu powietrza granulat twardnieje, membrana zacieśnia się na przedmiocie, dzięki temu można go przenieść.

– Ta technologia nie ma jeszcze polskiej nazwy. Chociaż jest stosunkowo młoda i cały czas się rozwija, to jest już stosowana w przemyśle. Charakteryzuje się bowiem dużo większą uniwersalnością niż tradycyjne chwytaki, bo dostosowuje się do kształtu przedmiotu. Nie ma więc problemu, żeby przenieść np. szkło czy jakieś elementy o bardzo skomplikowanej strukturze – mówi Aleksander Gorgolewski, student Wydziału Mechaniczno-Energetycznego PWr i członek zespołu projektowego „Space is More” działającego przy CWINT.

Pojawiły się już pomysły wykorzystania tego typu chwytaków w technologiach kosmicznych, są one bowiem mniej skomplikowane w budowie i obsłudze niż używane obecnie narzędzia. Dlatego nasi studenci postanowili sprawdzić, jak urządzenie funkcjonuje w momencie, gdy nie działa na nie siła ciążenia.

– Będziemy mogli zbadać np. jak w takiej sytuacji zachowa się granulat i czy chwyt będzie w ogóle wykonalny. W przyszłości tego typu chwytaki mogą znaleźć zastosowanie w różnego rodzaju autonomicznych i zdalnie sterowanych systemach – dodaje student. 

Kawa dobra na wszystko

Prace na projektem rozpoczęły się w połowie 2017 r., a wybranie akurat takiej tematyki zasugerował studentom dr inż. Janusz Jakubiak z Wydziału Elektroniki. Obecnie pracuje nad nim 10 osób zrzeszonych w grupie „Space is More” oraz Kole Naukowym KoNaR Politechniki Wrocławskiej, w tym jedna z Uniwersytetu Wrocławskiego. 

Teraz trwa ostatni etap fazy projektowej, a badacze przygotowują się do budowy prototypu. Według planów opracowywany przez nich element będzie się składał z prowadnicy, na której pionowo porusza się napędzanym silnikami elektrycznymi chwytak. Z kolei membrana będzie wypełniona granulatem – najprawdopodobniej kawą, która w tego typu konstrukcjach sprawdza się najlepiej, a sprężone powietrze do jej pompowania będzie pochodziło z zamontowanego niżej zbiornika. Dodatkowo zamontowany zostanie także zawór odsysający powietrze w próżnię. 

Urządzenie będzie wykonane niemal w całości z aluminium, projekt zakłada także użycie specjalnych łączeń, które mają tłumić wibracje.

– Najważniejszym pomiarem, który zamierzamy wykonać, będzie siła trzymania próbki. Po złapaniu jej chwytakiem, zaczynamy ciągnąć w dół mierząc przy tym siłę. Próg wyznaczyliśmy na 50 Niutonów, jeśli ta wartość zostanie przekroczona, to przerwiemy eksperyment, żeby go nie uszkodzić – tłumaczył Gorgolewski.

Kolejni młodzi badacze spełniają marzenia

Zgłaszając się do projektu REXUX/BEXUS młodzi badacze inspirowali się ubiegłorocznymi sukcesami zespołu DREAM, którego „kosmiczna wiertarka” poleciała w kosmos w marcu 2017 r. Studenci i absolwenci Politechniki Wrocławskiej sprawdzali wówczas, jak wygląda proces wiercenia w warunkach mikrograwitacji.

– Jesteśmy w stałym kontakcie z członkami zespołu DREAM. Dostajemy od nich dużo bardzo cennych informacji m.in. jak przygotować dokumentację. To naprawdę trudna sprawa, bowiem cały projekt jest tylko nieco okrojoną wersją tradycyjnych programów realizowanych przez Europejską Agencję Kosmiczną. Każda śrubka musi być odpowiednio opisana, każdy element eksperymentu wyjaśniony, trzeba dokładnie wskazać wymagania i przewidzieć, jak dane urządzenie pomiarowe się zachowa – tłumaczy.

Zespół pracujący nad projektem TRACZ wrócił właśnie z kosmodromu Esrange Space Center w szwedzkiej Kirunie, gdzie odbywało się tygodniowe szkolenie prowadzone przez ekspertów, który opowiadali m.in. zasadach panujących na kosmodromie i o całej procedurze startowej. W spotkaniu brało udział 18 zespołów z całej Europy. Uczestnicy szkolenia musieli nie tylko poznać wszystkie projekty, lecz także podyskutować o ewentualnych interferencjach pomiędzy nimi.

Najważniejszym momentem całego pobytu w Szwecji była jednak prezentacja projektu przed 25 specjalistami z Europejskiej Agencji Kosmicznej. Oceniali oni stopień przygotowania dokumentacji i zadawali pytania na temat każdego etapu eksperymentu. – Dzięki pomocy członków DREAM nasza dokumentacja była naprawdę dobrze przygotowana, a eksperci nie wykorzystali całego czasu na pytania przyznając, że została ona przygotowana na bardzo wysokim poziomie. Wyszliśmy ze spotkania naprawdę dumni – podkreślił Gorgolewski. 

Nasi studenci są więc już w zasadzie pewni, że ich projekt znajdzie się na pokładzie jednej z dwóch rakiet, które w marcu 2019 r. zostaną wystrzelone w kosmos. Ze względu na olbrzymie zainteresowanie projektem w każdej z nich znajdzie się po 5 eksperymentów. Oprócz zespołu z PWr w Szwecji znaleźli się także przedstawiciele Politechniki Gdańskiej pracujący nad projektem „Hedgehog” oraz studenci z Politechniki Warszawskiej skupieni wokół projektu „Lustro”.

Prototyp już w czerwcu

Teraz nasi studenci czekają na wizytę tzw. mentora, czyli przedstawiciela Europejskiej Agencji Kosmicznej, który w najbliższych miesiącach przyjedzie ocenić postęp prac i pomoże, w razie gdyby pojawiły się jakieś problemy. Następną ważną datą będzie 18 czerwca, kiedy to zaplanowano kolejne spotkanie z ekspertami. 

– Do tego czasu dokumentacja od strony projektowej musi być zamknięta, a my zaczniemy składać eksperyment i go testować. Z kolei prawdopodobnie w sierpniu rozpoczną się testy w ośrodkach autoryzowanych przez ESA – dodaje student.

Eksperyment jest przeprowadzany w ramach szwedzko-niemieckiego programu Rexus/Bexus realizowanego w ramach dwustronnej umowy między niemiecką (DLR - Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt) oraz szwedzką agencją kosmiczną (SNSB - Swedish National Space Board). Szwedzka część ładunku została udostępniona została udostępniona studentom również z innych europejskich krajów przez współpracę z Europejską Agencją Kosmiczną (ESA). Wsparcie techniczne zapewniają eksperci z DLR, SSC (Swedish Space Corporation), ZARM (Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation) i ESA.

Realizację projektu umożliwia m.in. dofinansowanie Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego w ramach grantu „Najlepsi z najlepszych 2.0”.

Więcej informacji o projekcie można znaleźć na profilu zespołu na Facebooku.

mic