Studenci wysłali Totoro do stratosfery

LOT TOTORO ZZA KOŁA PODBIEGUNOWEGO

Jak informują na stronie uczelni członkowie koła naukowego działającego przy Wydziale Mechanicznym Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej (PW), prace nad eksperymentem trwały 2,5 roku i były częścią międzynarodowego programu REXUS/BEXUS.

"TOTORO (Test Observations of Transient Objects and Radio) przeszedł długą drogę – od pomysłu naukowego, wymyślenia designu, technicznej realizacji, do kampanii testowej i startu" – mówi Aliaksandra Shmyk, która kierowała projektem.

Lot TOTORO odbył się 21 września 2023 r. ze stacji Esrange Space Center, zlokalizowanej za kołem podbiegunowym. Urządzenie miało na pokładzie dwie anteny: jedną dla pola elektrycznego, drugą dla pola magnetycznego. Celem eksperymentu była rejestracja fal elektromagnetycznych o niskiej częstotliwości, występujących ponad jonosferą, które są charakterystyczne dla takich emisji naturalnych, jak Kilometrowe Promieniowanie Zorzowe (z ang. Auroral Kilometric Radiation, AKR). Zjawisko powstaje na wskutek oddziaływania wiatru słonecznego z magnetosferą Ziemi.

"Energia takich emisji ulega bardzo silnemu tłumieniu w jonosferze, z tego powodu AKR jest zazwyczaj badane przy użyciu instrumentów satelitarnych. Chcieliśmy sprawdzić, czy będzie możliwe zarejestrowanie zjawiska z poziomu systemu wyniesionego do stratosfery na wysokość 30 kilometrów i spróbować porównać wyniki z danymi zbieranymi przez satelity na wyższych orbitach" – wyjaśnia Aliaksandra Shmyk.

Podczas czterogodzinnego lotu zebrano ponad 800 gigabajtów danych naukowych. Obecnie trwa ich analiza, ale zespół ma już pierwsze wyniki.

Zespół TOTORO tworzą, poza Aliaksandrą Shmyk, również: Ryszard Zawiła, Karol Bresler, Maurycy Ciarka, Rafał Mystkowski, Jacek Martyniak, Katarzyna Wiater i Tomasz Aleksander Miś. Studenci pracowali pod opieką naukową ekspertów programu REXUS/BEXUS Niemieckiej Agencji Kosmicznej i Szwedzkiej Narodowej Rady Kosmicznej, współpracujących z Europejską Agencją Kosmiczną. W ramach współpracy z agencjami młodzi inżynierowie projektują i przygotowują urządzenia badawcze, które po przejściu licznych testów zostają wyniesione przez balon w trakcie lotu stratosferycznego.

Jak widać na zdjęciu, wizerunek urządzenia został zainspirowany popularną bajką anime "Mój sąsiad TOTORO" z 1988 roku w reż. Hayao Miyazaki.

WYLECIAŁ TEŻ TWARDOWSKY - NIE BEZ TRUDNOŚCI

Studenckie Koło Astronautyczne ma za sobą również pierwszy w historii Politechniki Warszawskiej udany lot rakiety z napędem hybrydowym. Twardowsky – bo tak nazywa się maszyna - wystartował 17 września tego roku o godz. 16.55 i wzniósł się na wysokość 1400 metrów. Rakieta została zaprojektowana właśnie w celu przetestowania silnika hybrydowego. Wcześniejsze rakiety koła (Grot, FOK – obecnie rozwijane oraz historyczne: TuCAN, Amelia i H1) wykorzystywały stały materiał pędny.

"Napęd hybrydowy wykorzystuje stałe paliwo i ciekły utleniacz. Silniki te są bardziej skomplikowane w konstrukcji i obsłudze niż silniki na stały materiał pędny. Ich niewątpliwą zaletą jest znacznie większy poziom bezpieczeństwa" – wyjaśniła Alicja Kwitek, koordynator Sekcji Rakietowej SKA cytowana w komunikacie uczelni. 

Podczas testowego lotu, który odbył się na poligonie Lipa, na pokładzie rakiety znajdowały się cztery minisatelity, tzw. CanSaty. Jednym z nich była konstrukcja Koła Naukowego z Politechniki Krakowskiej COSMO PK, jeden został stworzony przez Mateusza Sochackiego – adiunkta na Wydziale Mechaniki, Energetyki i Lotnictwa, pozostałe dwa wykonał dr inż. Tomasz Miś.

"Kampania startowa rakiety nie była łatwym zadaniem. Na poligonie musieliśmy zmierzyć się z przeciwnościami. Wysoka temperatura i brak schronienia przed słońcem z pewnością nie pomagały. Rakietę zatankowano zmniejszoną (ze względów bezpieczeństwa) ilością utleniacza. Silnik rakiety Twardowsky wykorzystuje podtlenek azotu N2O jako utleniacz i HTPB jako paliwo. Twardowsky wzniósł się na wysokość 1400 metrów. Potem nastąpiło wyzwolenie spadochronu spowalniającego. Niestety główny spadochron się nie otworzył, mimo tego udało się odzyskać rakietę oraz CanSaty" – opowiadała we wrześniu Alicja Kwitek.

Prace nad zespołem napędowym pozwoliły członkom koła poszerzyć wiedzę na temat silników hybrydowych i materiałów pędnych w nich stosowanych. Wielokrotnie powtarzane testy tego systemu wymagały stworzenia zaawansowanych procedur testowych i bezpieczeństwa, ostatecznie zweryfikowanych na poligonie. Studenci wyjaśniają przyczyny nieprawidłowego zadziałania systemu odzysku aby nie powtarzać tych samych błędów w przyszłych konstrukcjach Sekcji Rakietowej.

Nad rakietą Twardowsky studenci pracowali od 2019 r. W projekt, na różnych etapach, włączyło się ponad 70 osób. Ostatnie dwa lata upłynęły głównie na pracy w warsztacie, gdzie doprowadzano rakietę do gotowości lotnej. Obecnie zespół pracuje nad nową, większą rakietą o nazwie Twardowsky 2. Jej parametry znacząco się różnią od poprzedniej wersji, m.in. jej docelowy pułap wynosi już nie 3 km, ale 30 tys. stóp, czyli 9144 metry. Członkowie koła myślą o udziale w konkursach takich jak EUROC czy Spaceport America Cup.

Nauka w Polsce

kol/ zan/