Mateusz Boćko, absolwent Wydziału Mechaniczno-Energetycznego, zwyciężył w Konkursie o Nagrodę Prezesa Polskiej Agencji Kosmicznej za najlepszą pracę inżynierską. Zaproponował w niej unikalny system chłodzenia satelity.

W ósmej edycji konkursu wyróżnienia przyznano w trzech kategoriach – za najlepsze prace inżynierskie i licencjackie, magisterskie oraz doktorskie. Jury pod przewodnictwem dr hab. inż. Marka Moszyńskiego, prof. Politechniki Gdańskiej, zdecydowało o przyznaniu nagrody I stopnia w kategorii prac inżynierskich Mateuszowi Boćko za „Projekt pasywnego układu chłodzenia układów elektronicznych w satelitach na Niskiej Orbicie Okołoziemskiej LEO”. Przygotował ją pod opieką promotora dr. inż. Andrzeja Nowaka z W9.

Praca absolwenta PWr poświęcona była opracowaniu systemu kontroli termicznej, który chroni kluczowe elementy satelity przed przegrzaniem pomimo wysokiego zapotrzebowania na energię. Mateusz Boćko zaproponował nowoczesne rozwiązanie oparte na pulsacyjnej rurce ciepła, umożliwiające efektywne odprowadzanie nadmiaru ciepła bez potrzeby dodatkowego zasilania.

W konkursie oceniano w sumie 47 prac zgłoszonych przez absolwentów z 16 uczelni z całej Polski. Równorzędną nagrodę w kategorii prac inżynierskich otrzymał Jakub Paziewski z Politechniki Warszawskiej.

Od zajęć do projektu

– Już zaczynając studia na kierunku lotnictwo i kosmonautyka miałem jasno określony cel: chciałem zajmować się projektowaniem satelitów – opowiada Mateusz Boćko. – Dlatego zawsze starałem się wplatać tę tematykę w realizowane przedmioty, o ile tylko istniała możliwość doboru tematu w opracowaniu, raporcie czy projekcie. Tak było również podczas ćwiczeń z „Przenoszenia ciepła”, prowadzonych przez dr. inż. Andrzeja Nowaka.

Podczas zajęć laureat opracował bardzo podstawowy model analityczny służący do obliczania temperatury satelity na orbicie. Jego praca została doceniona przez dr. Nowaka, który zaproponował studentowi rozwinięcie tego zagadnienia w pracy inżynierskiej.

– Ostatecznie ten model stanowi jeden z rozdziałów mojej pracy, przy czym został on istotnie rozbudowany i pogłębiony – wyjaśnia Mateusz Boćko.

Innowacyjne podejście do chłodzenia satelitów

Jednym z trendów obserwowanych dziś w przemyśle kosmicznym jest wzrost gęstości mocy satelitów. Mają one coraz większe zapotrzebowanie na energię elektryczną, przy tych samych, relatywnie niewielkich wymiarach. Prowadzi to do generowania dużych ilości ciepła, którego trudno się pozbyć z ograniczonej powierzchni.

– Podjąłem się zatem zaprojektowania takiego systemu kontroli termicznej satelity, który utrzyma kluczowe komponenty w bezpiecznym zakresie temperatur pomimo wysokiego wykorzystania energii elektrycznej – tłumaczy Mateusz Boćko.

 Zaproponowane przez niego rozwiązanie opiera się na zastosowaniu pulsacyjnej rurki ciepła, czyli kapilarnej rurki wypełnionej dwufazowym czynnikiem roboczym, zdolnej do bardzo efektywnego transportu ciepła.

W sprzyjających warunkach umożliwia ona odprowadzanie ciepła znacznie skuteczniej niż w przypadku klasycznych elementów wykonanych z miedzi czy aluminium. – Sam system jest skalowalny, ma stosunkowo niską masę i wymiary, przy zachowaniu stosunkowo bardzo dobrych parametrów związanych z transferem ciepła – opisuje absolwent W9. – Jednocześnie kontrola górnego zakresu temperatur odbywa się w sposób pasywny, a więc bez konieczności dostarczania dodatkowej energii elektrycznej.

Kosmiczna pasja

Mateusz Boćko kosmosem interesuje się od lat. Jeszcze w gimnazjum uświadomił sobie, że dzisiejszymi odkrywcami, takimi jak kiedyś Kolumb czy Vasco da Gama, są satelity.

– To one współcześnie odkrywają nieznane i właśnie dlatego chcę brać udział w tym odkrywaniu – opowiada Mateusz. – Mamy sondy Voyager czy New Horizons badające krańce Układu Słonecznego, teleskopy Gaia, Hubble i James Webb czy też misję Cassini-Huygens, która przyczyniła się do odkrycia czynnych gejzerów na powierzchni Enceladusa. Są to nie tylko realne osiągnięcia inżynierii, ale w moim odczuciu współczesna forma statków transportujących dzisiejszych odkrywców – dodaje nasz absolwent, który w trakcie studiów m.in. wziął udział w szkołach letnich ESA.