PWr Aerospace, od lewej: Tobiasz Puślecki, Tobiasz Wojnar,  Mateusz Dmitrzak i Katarzyna Ignatowicz

W kole naukowym PWr Aerospace trwa budowa modułów, układów sterujących i eksperymentów, do studenckiego nanosatelity. Młodzi inżynierowie chcą dzięki niemu przetestować m.in. perowskitowe ogniwa fotowoltaiczne i płytkę z powłoką pochłaniającą promieniowanie kosmiczne.

Koło działa na Wydziale Elektroniki, Fotoniki i Mikrosystemów. Od 2016 r. jego członkowie angażują się w misje stratosferyczne, budują rakiety i sondy CanSat na międzynarodowe konkursy. Do tego są aktywni popularyzatorsko – organizując warsztaty i prelekcje dla wszystkich zainteresowanych inżynierią kosmiczną, niezależnie od wieku.

Najnowszym projektem koła jest budowa nanosatelity WroSat z trzema eksperymentami naukowymi – związanymi z perowskitowymi ogniwami fotowoltaicznymi, płytką z materiałami pochłaniającymi promieniowanie kosmiczne oraz robotycznym ramieniem napędzanym przez aktuatory wykorzystujące tzw. stopy z pamięcią kształtu. Studenci chcą skonstruować urządzenie, które pod koniec 2023 r. mogłoby trafić na orbitę (dzięki współpracy i pozyskaniu funduszy od partnerów zewnętrznych i sponsorów).

Zespół z całej PWr i nie tylko

W prace zaangażowani są studenci Politechniki Wrocławskiej z wielu wydziałów, a wśród nich także osoby z innych kół na PWr, które uczestniczyły w budowie łazików marsjańskich Scorpio czy projektowaniu habitatu marsjańskiego „Twardowsky” oraz student Uniwersytetu Śląskiego i uczennica poznańskiego technikum.

– Stworzyliśmy zespół składający się z elektroników, programistów, mechaników, fizyków, chemików oraz studentów uczących się zarządzania, promocji i popularyzacji nauki – podkreśla Tobiasz Wojnar, student informatyki algorytmicznej i prezes koła.

Obecnie członkowie koła pracują nad modułami zasilania FlatSata, czyli prototypu pozwalającego na przetestowanie podstawowych funkcji pracy satelity, oraz modułem radiowym, ramą urządzenia, planowanymi eksperymentami i ich układami sterującymi.

Różnorodne eksperymenty naukowe

- W przemyśle kosmicznym wykorzystuje się na razie wyłącznie duże manipulatory służące astronautom np. do konstrukcji stacji. Takie robotyczne ramię jest zresztą składane w przestrzeni kosmicznej przez członków załogi. Wszystko to wynika z problemów z miniaturyzacją urządzeń, które mają służyć poza ziemską atmosferą – opowiada Tobiasz Wojnar.

Dlatego studenci chcą sprawdzić, na ile w takich warunkach użyteczne może być miniaturowe ramię robotyczne napędzane aktuatorami SMA (z ang. Shape Memory Alloys – stopy z pamięcią kształtu). Jak tłumaczą, będzie to rozwiązanie bez silnika czy skomplikowanego systemu ruchomych części, które mogłyby ulec uszkodzeniu.

– Będzie natomiast działać podobnie do ręki ze ścięgnami, dzięki odkształcaniu się jego struktury krystalicznej, a po podgrzaniu wracać do pierwotnego kształtu. Utrudnieniem będą tu na pewno cykle temperatur na orbicie, dlatego chcemy sprawdzić, czy wykorzystywanie takiej technologii jest w ogóle możliwe w kosmosie – tłumaczy prezes koła.

Satelita ma też posłużyć do zweryfikowania opracowywanej właśnie przez członków zespołu powłoki, która ma być tania, wytrzymała i elastyczna, a co najważniejsze: ma absorbować promieniowanie jonizujące z zakresu szkodliwych dla organizmów żywych i elementów półprzewodnikowych.

– Czyli od pojedynczych kiloelektronowoltów do około 300 keV – dodaje Natalia Ćwilichowska, liderka tego eksperymentu. – Standardowo do tworzenia takich powłok wykorzystuje się stal. My myślimy o nanoproszkach – z racji ich dużej powierzchni czynnej – oraz materiałach opartych na biomasie, które mają dobre właściwości mechaniczne, m.in. są bardzo giętkie.

Trzeci eksperyment ma sprawdzić parametry perowskitowych ogniw fotowoltaicznych oraz to, jak będą się zmieniać przy długotrwałym wpływie próżni, radiacji i częstych zmian temperatury.

– Są bardzo szybko rozwijającym się rodzajem ogniw, które w ostatnich 10 latach osiągnęły sprawność wynoszącą nawet 25% - opowiada Mateusz Dmitrzak, członek koła PWr Aerospace. -– To wartość porównywalna do konwencjonalnych ogniw krzemowych, rozwijanych od ostatnich 50 lat. Chcemy sprawdzić, jaka będzie ich żywotność i efektywność, oraz jakie dodatkowe problemy mogą pojawić się przy próbie ich wysłania w kosmos. Do tej pory przeprowadzono jedynie nieliczne eksperymenty w warunkach kosmicznych, dlatego planujemy dłuższe i bardziej wyczerpujące badania.

Członkowie koła liczą na to, że pod koniec czerwca tego roku zaczną prace nad budową samego prototypu satelity. Jednocześnie szukają sponsorów i partnerów swojego przedsięwzięcia.

Obecnie wspierają ich m.in. Wrocławski Park Technologiczny, Botland, Greatcell Energy, TMC Poland i 3D Nano.

lucy