Europejska Agencja Kosmiczna wybrała siedem studenckich zespołów z całej Europy, które przeprowadzą eksperymenty w jej ośrodkach badawczych w ramach programu ESA Academy Experiments. Po raz pierwszy w EAE do programu lotów parabolicznych zakwalifikowano grupę z Polski. To studenci Politechniki Wrocławskiej, którzy zamierzają przetestować w warunkach mikrograwitacji działanie… silikonowych „macek”.

Udział w ESA Academy Experiments to dla studentów zainteresowanych branżą kosmiczną ogromna szansa – nie tylko, by zdobyć doświadczenie w realizacji ambitnego projektu badawczego, ale także pracować ze specjalistami z Europejskiej Agencji Kosmicznej, jej ośrodków badawczych i współpracujących z nią firm. Program kładzie duży nacisk na wspieranie uczestników, szkolenia i regularne konsultacje z doświadczonymi inżynierami.

W tegorocznej edycji ESA wybrała siedem zespołów, które będą mogły przeprowadzić swoje eksperymenty, korzystając z infrastruktury agencji. Do wyboru miały: wielkośrednicową wirówkę (Large Diameter Centrifuge) w Holandii, wieże zrzutów w Bremie (Bremen Drop Towers), loty paraboliczne we Francji, platformę ICE Cubes Facility na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, zaawansowane laboratorium robotyczne Space Rider i Laboratorium Robotyki Orbitalnej w Holandii (Orbital Robotics Lab).

Do programu zakwalifikowały się zespoły z Francji, Belgii, Włoch, Wielkiej Brytanii, międzynarodowe: austriacko-słoweńsko-niemiecki i islandzko-brytyjski oraz - po raz pierwszy na loty paraboliczne - zespół z Polski.

Czy wyjątkowe „macki” zadziałają w kosmosie?

Reprezentanci naszego kraju to ośmioro studentów Politechniki Wrocławskiej, na co dzień działających w kole naukowym PWr in Space, a w tym programie startujący jako M.A.C.K.I. Project. Nazwa to skrót od Microgravity Actuated Capturing Kinetic Instrument, a jednocześnie nawiązanie do eksperymentu, który zamierzają przeprowadzić.

–  Będziemy analizować, jak w warunkach mikrograwitacji sprawdzają się silikonowe „macki”, czyli silikonowe rurki, które pod wpływem wprowadzanego do nich powietrza pod odpowiednim ciśnieniem, zaplątują się i są w stanie złapać konkretny przedmiot i podnieść go czy przesunąć – opowiada Michał Kos z M.A.C.K.I. Project. – Są odlewane w specjalnie zaprojektowanej formie, w których jedna ze ścianek jest grubsza, czyli „światło” rurki nie znajduje się w samym środku jej przekroju. Z kilkunastu albo kilkudziesięciu takich rurek można tworzyć chwytaki. Ta technologia jest dość nowa, rozwijana dopiero od kilku lat. Badania nad nią toczą się np. na Harvardzie. Czytaliśmy o nich w artykule naukowym i pomyśleliśmy: a ciekawe, jak zadziałałyby w kosmosie? Są bardzo lekkie, więc może to byłaby dobra technologia np. do zbierania kosmicznych śmieci czy transportowania satelitów?

Dzięki zakwalifikowaniu się do ESA Academy Experiments nasi studenci będą mieli okazję przeprowadzić takie analizy w warunkach mikrograwitacji na pokładzie samolotu wykonującego loty paraboliczne. Zaplanowano je na początek listopada w ośrodku Novespace w okolicy Bordeaux.

Czym jest lot paraboliczny?

W czasie takiego lotu samolot wznosi się, a następnie na konkretnej wysokości zmienia trajektorię lotu – tak, że przypomina ona parabolę – czyli zamiast lecieć poziomo, na zmianę unosi się i opada przy dużej prędkości. To sprawia, że na jego pokładzie odczuwa się na przemian silne przeciążenia i stan nieważkości.

– Swoje badania możemy przeprowadzić podczas trzech lotów. W trakcie każdego z nich samolot wykonuje 31 paraboli, z których jedna to 22 sekundy mikrograwitacji. To daje nam ogromną pulę czasu na analizy w warunkach zbliżonych do kosmicznych – podkreśla Michał.

Na pokładzie Airbusa A310 – firmy Novespace, która jest spółką należącą do Francuskiej Narodowej Agencji Kosmicznej (CNES) – oprócz aparatury z eksperymentem znajdzie się także po dwóch operatorów na każdy z lotów. Studenci z M.A.C.K.I. Project będą więc mogli doświadczyć przeciążeń rzędu 1,8 g i stanu nieważkości, a przede wszystkim w czasie kilkuminutowych przerw między seriami parabol będą w stanie zmieniać parametry swojego eksperymentu, by przetestować m.in. jak najwięcej możliwych ustawień silikonowych chwytaków czy regulować ich długość.

W tym samym czasie swój eksperyment obok będą prowadzić doktoranci z austriacko-słoweńsko-niemieckiego zespołu NeurO2flight (badający wpływ mikrograwitacji i niedotlenienia na funkcje poznawcze i mózgowy przepływ krwi podczas lotów parabolicznych).

– Do tej pory do programu wybierano przede wszystkim projekty, które wiązały się z badaniami medycznymi, czyli wpływem mikrograwitacji na człowieka. Tym bardziej więc jest to dla nas duże wyróżnienie, że nasz techniczny, inżynieryjny eksperyment został zakwalifikowany – podkreśla Michał.

Intensywne przygotowania

Studenci PWr przeprowadzą badania na zbudowanej przez siebie niedużej platformie, otoczonej – dla bezpieczeństwa – przezroczystymi ściankami. Chwytak zostanie tam zamocowany na szynie przesuwającej się w górę i w dół, a jego zadaniem będzie złapanie i ciągnięcie obiektu zamocowanego na tensometrycznym czujniku siły.

– Jesteśmy na etapie budowy prototypu tej platformy – dodaje Wiktoria Mrowiec z M.A.C.K.I. Project. – Przed nami bardzo dużo pracy i chociaż mamy jeszcze ponad pół roku do startu, to wcale nie oznacza, że czas jest po naszej stronie – śmieje się. – Do końca wakacji musimy zaprojektować i zbudować wszystkie systemy – eksperyment i platformę testową, a wszystko oczywiście musi być zgodne z bardzo szczegółowymi standardami ESA dotyczącymi przygotowania eksperymentów kosmicznych oraz wymogami firmy Novespace. We wrześniu odwiedzi nas przedstawiciel tej spółki, który na miejscu, we Wrocławiu, przyjrzy się naszym rozwiązaniom i może jeszcze zasugerować ewentualne zmiany.

W międzyczasie studentów czeka wiele wymian dokumentacji technicznej z organizatorami konkursu, a także konsultacji ze specjalistami z ESA i Novespace.

– Do lotów przygotowujemy się także na specjalnych szkoleniach. Niedawno z Francji wróciło dwóch członków naszego zespołu, którzy mieli okazję wejść na pokład samolotu przygotowywanego do lotów parabolicznych. Obserwowali też naukowców, którzy prowadzili swoje własne eksperymenty w CNES – opowiada Wiktoria. – A wkrótce czeka nas kolejne szkolenie, tym razem w Belgii, dotyczące projektowania systemów.

– Przygotowania do finału tego programu są więc naprawdę intensywne – zaznacza Michał. – Świetne jest to, że naprawdę możemy liczyć na wsparcie ekspertów i jesteśmy traktowani jak partnerzy. Dzięki temu bardzo dużo się uczymy.

Zespół z dużym doświadczeniem

M.A.C.K.I Project tworzą:
Michał Kos, student Embedded Robotics (st. magisterskie) na Wydziale Elektroniki, Fotoniki i Mikrosystemów,
Jakub Siuda, student elektroniki i telekomunikacji (st. magisterskie) na Wydziale Elektroniki, Fotoniki i Mikrosystemów,
Wiktoria Mrowiec, studentka zarządzania i inżynierii produkcji (st. magisterskie) na Wydziale Mechanicznym,
Jakub Szwagierczak, student elektronicznych systemów mechatroniki (st. magisterskie) na Wydziale Elektroniki, Fotoniki i Mikrosystemów,
Patryk Śliwa, student Electronics (st. magisterskie) na Wydziale Elektroniki, Fotoniki i Mikrosystemów,
Jacek Grzegorzewski, student Embedded Robotics (st. magisterskie) na Wydziale Elektroniki, Fotoniki i Mikrosystemów,
Konrad Zaprucki, student mechaniki i budowy maszyn (st. magisterskie) na Wydziale Mechanicznym
i Krzysztof Gliwiński, absolwent automatyki i robotyki (st. inżynierskie) na Wydziale Elektroniki, Fotoniki i Mikrosystemów,
a opiekunem naukowym ze strony uczelni jest dr inż. Maciej Cholewiński z Katedry Kriogeniki i Inżynierii Lotniczej Wydziału Mechaniczno-Energetycznego.

Żeby zakwalifikować się do programu, studenci musieli przygotować drobiazgową dokumentację m.in. z opisem założeń swojego projektu, składem osobowym, planem działań rozpisanym na terminy itp.

– Naszym zadaniem było przekonać ESA i Novespace, że nie tylko mamy dobrze przemyślany projekt, który może przynieść ciekawe wyniki, ale i sami jesteśmy zespołem, który jest w stanie przeprowadzić od początku do końca tak zaawansowane zadanie – podkreśla Wiktoria. – Pomogło tutaj nasze doświadczenie z koła PWr in Space. W końcu prowadzimy projekty budowy rakiet z napędem hybrydowym, z którymi startujemy później w międzynarodowych zawodach w USA.

M.A.C.K.I. Project na razie finansuje swoje działania ze środków uczelni (PWr in Space, w ramach którego funkcjonuje projekt, jest strategicznym kołem naszej uczelni) i właśnie jest w trakcie pozyskiwania funduszy z programów grantowych Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego oraz miasta. Rozważa także poszukiwanie sponsorów. Ze swojej strony ESA zapewnia sfinansowanie pobytu członków zespołu w czasie dwutygodniowej finału projektu – na przełomie października i listopada.

Lucyna Róg