Motywacja
Czyli co skłoniło ponad 100 osób do zbudowania satelity?
  • Walka ze śmieciami kosmicznymi

    Deorbitacja satelitów jest dzisiaj coraz częściej poruszanym tematem w związku z rosnącą ilością kosmicznych śmieci znajdujących się na niskich orbitach okołoziemskich. Obiekty te stanowią m.in. moduły rakiet wielostopniowych, nieczynne satelity, oraz drobne elementy, które powstały w wyniku zderzeń satelitów (jak np. to z 10 lutego 2009 roku, gdy doszło do zderzenia funkcjonującego satelity Iridium 33 z nieaktywnym satelitą Kosmos 2251). W wyniku takich zderzeń powstaje mnóstwo małych elementów, które krążąc po orbicie zagrażają działającym satelitom. Gdyby projekty wysyłane w kosmos posiadały systemy deorbitacyjne, można by zapobiec takim niefortunnym zdarzeniom. Już na początku lat 2000 studenci Politechniki Warszawskiej myśleli o rozwiązaniu tego problemu.

    W projekcie PW-Sat2 chcemy przetestować żagiel deorbitacyjny, który w teorii powinien skrócić czas orbitowania naszego satelity z ponad 25 lat do kilku-kilkunastu miesięcy.

  • Rozwój zawodowy

    Polska przystąpiła do Europejskiej Agencji Kosmicznej jako jej pełnoprawny członek w 2012 roku. W tym samym roku Polska wstąpiła również do wspólnoty satelitarnej, wysyłając swojego pierwszego satelitę – PW-Sata. Co najważniejsze – był to satelita edukacyjny – budowany na uczelni. Dlaczego tak ważne jest, aby budować satelity na uczelni? Szybki rozwój przemysłu kosmicznego oznacza, że w najbliższej przyszłości w Polsce będzie potrzebna duża grupa wykształconych w tej dziedzinie inżynierów.

    Wielu studentów zadaje sobie pytanie: Jak możemy zdobyć doświadczenie zawodowe, nim zaczniemy pracować? Większość pracodawców, którzy oferują miejsca pracy, wymagają co najmniej kilku lat doświadczenia, ale jest to niemożliwe bez odpowiedniego przygotowania na uczelni, np. podczas udziału w projektach studenckich.

    To jest punkt, w którym polityka państwa i biznesu spotyka się z edukacją. Aby zgromadzić wystarczającą wiedzę i zasoby ludzkie wymagane jest odpowiednie zainteresowanie projektami edukacyjnymi, które rozpoczęły nową erę eksploracji kosmosu oraz rozwoju biznesu kosmicznego w Polsce. Począwszy od kampanii lotów parabolicznych przez SSETI Express, ESEO, ESMO aż do projektu CubeSata, istniał szeroki wachlarz możliwości, które zostały wykorzystane przez polskich studentów w celu zwiększenia ich wiedzy i doświadczeń w dziedzinie badań przestrzeni kosmicznej – co było w rzeczywistości ich marzeniem.

  • Kontynuacja PW-Sata

    Wszystko się zaczęło w 2004 roku na Politechnice Warszawskiej, kiedy członkowie Studenckiego Koła Astronautycznego zdecydowali się zbudować PW-Sata – satelitę typu CubeSat (1U), który później stał się pierwszym polskim satelitą.

    Mieliśmy sporo szczęścia, gdy ESA zaproponowała nam szansę na wystrzelenie naszego satelity podczas dziewiczego lotu rakiety Vega. Działo się to w ramach projektu edukacyjnego w Biurze Edukacji ESA. Szansa przerodziła się w prawdziwą misję, która ostatecznie została zrealizowana we współpracy z Centrum Badań Kosmicznych PAN. Satelita PW-Sat został umieszczony na orbicie okołoziemskiej w dniu 13 lutego 2012 roku. Główny cel zostało osiągnięty – wystrzelenie pierwszego polskiego satelity i wykształcenie młodych inżynierów w dziedzinie inżynierii kosmicznej.

    Po zakończeniu projektu PW-Sat naturalnym okazało się rozpoczęcie PW-Sata2.

Cele projektu PW-Sat2

Edukacja

Głównym celem projektu jest kształcenie kadry młodych inżynierów. Obok możliwości zebrania doświadczenia przy pracy nad zaawansowanym projektem satelitarnym, istnieją również inne możliwości rozwoju, takie jak prace przejściowe, inżynierskie i magisterskie na tematy powiązane z projektem lub aspekty projektowania technicznego.

W ciągu trwania projektu powstało ponad 20 prac przejściowych, inżynierskich i magisterskich ściśle związanych z rozwojem satelity PW-Sat2. Studenci wielokrotnie popierali swoje wyniki rzetelnymi badaniami oraz zaprojektowanymi samodzielnie oryginalnymi rozwiązaniami technologicznymi. W dorobku członków projektu jest także kilkanaście referatów, artykułów naukowych i abstraktów konferencyjnych zaprezentowanych między innymi w Japonii, Meksyku, Szwajcarii czy Włoszech. Spośród nich na szczególną uwagę zasługuje publikacja w periodyku Międzynarodowej Akademii Astronautyki dotycząca żagla deorbitacyjnego zaprojektowanego w całości przez członków projektu pt. Deorbit Sail for the PW-Sat2 satellite mission – a low energy consumption and high efficiency. Osiągnięcia naukowe i technologiczne członków projektu były skrupulatnie archiwizowane w serii dokumentów składających się na opis architektury systemu, przebiegu misji, wybranych rozwiązań czy analiz inżynieryjnych dostępnej dla każdego na stronie internetowej projektu.

Eksperymenty

Zadaniem PW-Sata2 jest przetestowanie dwóch innowacyjnych rozwiązań technologicznych systemu deorbitacji i czujnika słonecznego. Wstępna koncepcja systemu deorbitacji została opracowana już przy pierwszym projekcie PW-Sata w 2004 roku. System deorbitacyjny PW-Sata2 będzie strukturą przypominającą kwadratowy żagiel. Jednym z ważnych wniosków z projektu PW-Sata jest konieczność automatyzacji działania satelity i otwierania struktury deorbitacyjnej. Jeżeli system komunikacji zawiedzie to po 40 dniach satelita sam dokończy misję.

Drugi z eksperymentów – czujnik słoneczny charakteryzujący się niskim zużyciem energii oraz wysoką dokładnością jest dedykowany dla małych satelitów i projektów studenckich typu CubeSat.

Otwierane panele słoneczne są kolejną pracą inżynierską pisaną w ramach projektu PW-Sat2 przez członka naszego zespołu. Dodatkowym ładunkiem będzie układ dwóch kamer służący do zarejestrowania momentu otwarcia żagla.

Wyzwanie

Budowa satelity jest niesamowitą przygodą i szalenie wymagającym wyzwaniem. Przed czterema laty, gdy rozpoczynaliśmy projekt, zbudowanie satelity wydawało nam się czymś relatywnie prostym i możliwym do zrobienia nawet w gronie kilkunastu osób. Rzeczywistość okazała się jednak o wiele bardziej skomplikowana, a projekt wielokrotnie przechodził przez krytyczne momenty rewizji naszych planów.

Przez ten czas w projekcie wzięło udział ponad 100 studentów, a wsparcia udzieliły nam dziesiątki instytucji i firm. Dzięki wspólnemu zaangażowaniu i wierze w sukces udało nam się dotrzeć do ostatniej prostej przed wysłaniem satelity w kosmos!

Wielkim wyzwaniem jest przeprowadzenie misji urządzenia, z którym komunikacja nawiązywana jest jedynie drogą radiową z jednego punktu na Ziemi. Przed wysłaniem PW-Sata2 w kosmos większość potencjalnych scenariuszy przeszliśmy na Ziemi, jednak jak zawsze coś zupełnie niespodziewanego może przytrafić się, gdy satelita znajdzie się setki kilometrów od nas.

Standard CubeSat
szalenie popularny format satelitów

PW-Sat2 jest CubeSatem o wymiarach 20 × 10 × 10 cm, który na orbicie otworzy duży żagiel deorbitacyjny – pozwoli on satelicie wyhamować i spalić się w atmosferze znacznie szybciej, niż następuje to w przypadku typowych satelitów.

pwsat2016_co5

Przebieg misji PW-Sata2
Start planowany jest na wiosnę 2018 roku
  • Początek misji

    Po starcie rakiety i uwolnieniu z zasobnika na orbicie satelita otworzy swoje anteny i rozpocznie wewnętrzne sprawdzanie podsystemów. Równocześnie PW-Sat2 będzie próbował ustabilizować swój ruch i przesłać dane o swoim stanie na Ziemię.

    Ten okres będzie trwał około 4 dni, po których przejdziemy do sprawdzania eksperymentów.

  • Testy eksperymentów

    Po kilku dniach misji, jeśli będziemy pewni, że wszystkie podsystemy działają sprawnie, rozpoczniemy testy naszych eksperymentów.

    Przetestujemy algorytmy kontroli orientacji, wykonamy serię zdjęć oraz otworzymy panele słoneczne. Po ich uwolnieniu ponowimy testy systemu orientacji, a następnie przeprowadzimy serię testów Czujnika Słońca.

    Po 39 dniach rozpocznie się ten najważniejszy – test żagla deorbitacyjnego.

  • Test żagla deorbitacyjnego

    Czterdziestego dnia na orbicie nastąpi otwarcie żagla deorbitacyjnego. Jego efektem będzie drastyczne zwiększenie oporu aerodynamicznego satelity. Bezpośrednim efektem tego będzie szybsze obniżanie się orbity w porównaniu do sytuacji bez żagla. Z naszych symulacji wynika, że czas życia orbity PW-Sata2 skróci się z ponad 20-25 lat do kilku-kilkunastu miesięcy w zależności od warunków pogody kosmicznej oraz początkowej wysokości orbity.

Informacje organizacyjne

Oficjalny początek to 4 stycznia 2013 r. Podczas trwania tego projektu zakładamy wykształcić ponad 30 inżynierów w dziedzinie kosmonautyki. Kilkunastu studentów napisało prace dyplomowe, a większość członków zespołu przechodziło praktyki powiązane z projektowaniem ładunków użytecznych i podsystemów PW-Sata2.

Koordynatorem projektu jest Inna Uwarowa, doktorant na Wydziale Mechanicznym Energetyki i Lotnictwa. Prace wspierają eksperci z sektora kosmicznego oraz firmy z różnych dziedzin przemysłu. W ciągu prac od 2013 roku w projekcie wzięło udział ponad 100 studentów z wielu wydziałów Politechniki, a aktualnie pracuje nad nim około 30 osób – w tym także profesjonaliści ze współpracujących z nami firm.

Wierzymy, że udział w tym projekcie pomoże studentom wypełni nowe miejsca pracy w polskiej branży kosmicznej. Przy okazji cały projekt po raz kolejny pozwoli grupie polskich studentów zdobyć pierwsze i bezcenne doświadczenie w projektach kosmicznych. Wiedza przekazana członkom zespołu przez naukowców z ESA i CBK pozwoli im po zakończeniu studiów śmiało walczyć z firmami z całej Europy o pieniądze z Europejskiej Agencji Kosmicznej (do której Polska wstąpiła pod koniec 2012 roku) i budować nad Wisłą przemysł kosmiczny.