fot. polsa.gov.pl

Michał Piotruk, absolwent Wydziału Mechaniczno-Energetycznego zdobył nagrodę II stopnia w Konkursie o Nagrodę Prezesa Polskiej Agencji Kosmicznej za najlepszą pracę dyplomową z dziedziny badań kosmicznych.

Konkurs zorganizowano już po raz siódmy, a nagrody przyznano w trzech kategoriach – za najlepsze prace inżynierskie i licencjackie, magisterskie oraz doktorskie. Jury pod przewodnictwem dr hab. inż. Marka Moszyńskiego, prof. Politechniki Gdańskiej oceniało m.in. wartość naukową publikacji, analizę aktualnego dorobku naukowego w temacie pracy (kompletność doboru literatury, ocena istniejącego stanu wiedzy),​ wykorzystane metody rozwiązania głównego problemu poznawczego, jej wartość poznawczą i czytelność.

Michał Piotruk zdobył nagrodę II stopnia. Swoją pracę inżynierską „Design and Implementation of a Satellite Sun Pointing Control System” przygotował pod opieką dr inż. Piotra Felisiaka z Katedry Kriogeniki i Inżynierii Lotniczej.

Nagrodzona praca dotyczy systemu automatycznej regulacji orientacji satelity, pozwalającego na ustawienie go w kierunku Słońca (tzw. Sun Pointing Mode). Jest to jeden z podstawowych trybów pracy systemów sterowania i kontroli orientacji satelitów na orbicie (ADCS – Attitude Determination and Control System).

– Stworzyłem środowisko symulacyjne zdolne do odwzorowania trójosiowego ruchu obrotowego bryły sztywnej i zaimplementowałem algorytm układu automatycznej regulacji – wyjaśnia Michał Piotruk. – System wykorzystywał zadane wektory – kierunek padania promieni słonecznych i orientację, w której miał znaleźć się satelita (np. zgodnie z układem modułów fotowoltaicznych). Na tej podstawie satelita mógł zahamować ewentualny ruch obrotowy i ustawić się w żądanej pozycji. Algorytm obliczał wymagany moment obrotowy, który był następnie aplikowany na satelitę – dodaje.

Ze względu na charakter projektu wprowadził do swojej pracy pewne założenia: działający estymator stanu, wysoką orbitę słoneczną, co pozwoliło pominąć zmiany wektora promieniowania słonecznego wynikające z ruchu orbitalnego, oraz brak rzeczywistych aktuatorów – obliczony moment obrotowy działał w symulacji bezpośrednio na satelitę.

Laureat przyznaje, że największym wyzwaniem w przygotowaniu pracy było opanowanie nowego aparatu matematycznego – kwaternionów. Są one szeroko wykorzystywane w opisie ruchu obrotowego, zarówno w grach komputerowych, jak i w profesjonalnych zastosowaniach, takich jak programy CAD. – Chociaż ich obliczeniowy charakter przypomina algebraiczne struktury omawiane w trakcie zajęć na uczelni, zrozumienie ich znaczenia, zastosowania i sposobu opisu wymagało ode mnie wyjścia poza typowe, trójwymiarowe schematy myślenia – dodaje.

Wyniki pracy pokazały, że opracowany system spełnia swoje założenia – satelita był w stanie ustawić się w żądanym kierunku.

– Chociaż sam wynik był zgodny z oczekiwaniami, podczas pracy odkryłem, że proces iteracyjnego strojenia parametrów kontrolera w symulacji ma kluczowe znaczenie dla precyzyjnego działania systemu. Satysfakcjonujące było również to, że udało mi się połączyć teorię z praktyką, tworząc działającą symulację, która dokładnie odwzorowuje zachowanie satelity w zadanych warunkach – podkreśla Michał Piotruk.

Rozpoczęte badania chce kontynuować na studiach magisterskich na Politechnice Gdańskiej i Hochschule Bremen. W planach ma stworzenie bardziej kompleksowego systemu ADCS, uwzględniającego większą szczegółowość symulacji i uwzględnienie szerszego zakresu warunków operacyjnych.

– Zainteresowanie tematyką ADCS zachęciło mnie także do udziału w warsztatach organizowanych przez ESA Academy (CubeSat Summer School 2024) oraz w projekcie budowy CubeSata VIBES Pioneer na Hochschule Bremen. W przyszłości być może zdecyduję się na doktorat, ale obecnie traktuję to jako jedną z możliwych ścieżek rozwoju – zaznacza.

W konkursie oceniano w sumie 43 prace zgłoszone przez absolwentów z 15 uczelni z całej Polski. Pełne wyniki konkurs można znaleźć na stronie POLSA.

mic