Studenckie Koło Astronautyczne

Studenckie Koło Astronautyczne

Students' Space Association

Dewiza	Per aspera ad astra
Data założenia	1996 rok
Typ	Koło naukowe
Państwo	Polska
Adres	Instytut Techniki Cieplnej ul. Nowowiejska 21/25, pokój 012
Położenie na mapie Warszawy (c) Mfloryan at pl.wikipedia, CC BY 2.5 Instytut Techniki Cieplnej
Położenie na mapie Polski (c) Karte: NordNordWest, Lizenz: Creative Commons by-sa-3.0 de Instytut Techniki Cieplnej
Położenie na mapie województwa mazowieckiego Instytut Techniki Cieplnej
52°13′11,2″N 21°00′33,7″E/52,219778 21,009361
Strona internetowa

Studenckie Koło Astronautyczne (SKA) – koło naukowe założone w 1996 r. z inicjatywy studentów oraz prof. dr hab. inż. Piotra Wolańskiego. Działa przy Wydziale Mechanicznym Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej z siedzibą w Instytucie Techniki Cieplnej. Obecnym opiekunem Koła jest dr hab. inż. Jan Kindracki.

Działalność

Studenckie Koło Astronautyczne zrzesza osoby zainteresowane tematyką astronautyczną i astronomiczną. Jego członkami są i byli studenci z prawie wszystkich wydziałów Politechniki Warszawskiej (m.in. MEiL, EiTI, Mechatronika czy Elektrycznego). Głównym celem SKA jest zdobywanie i pogłębianie wiedzy z zakresu astronautyki i astronomii oraz jej propagowanie zarówno wśród młodzieży i studentów, jak i wśród dorosłych. Praca w SKA stała się niejednokrotnie inspiracją badań naukowych, prac przejściowych oraz dyplomowych (np. Praca dyplomowa Andrzeja Cichockiego – „Integrated extension Board for On-Board Computer OBDH of SSETI ESEO Satellite”^[1]).

Model lotnej rakiety Sekcji Rakietowej SKA - Amelii 1, model polskiej rakiety meteorologicznej Meteor-1 oraz silnik od rakiety H1

Jest to jedno z niewielu kół naukowych w Polsce, które przyczyniło się do przyspieszenia pertraktacji w celu podpisania przez Polskę i ESA traktatu o członkostwie stowarzyszonym (PECS – Plan for European Cooperating States), podpisanym 27 kwietnia 2007^[2] – między innymi dzięki ogólnopolskiej akcji zbierania podpisów pod listem otwartym do Ministra Gospodarki RP^[3].

Członkowie koła uczestniczą również w międzynarodowych konferencjach (głównie organizowanych przez Europejską Agencję Kosmiczną), targach, czy piknikach naukowych. Zdobywają wiedzę z zakresu technologii kosmicznych na różnorodnych warsztatach, sympozjach, czy praktykach (nierzadko poza granicami Polski), następnie wykorzystując ją przy realizacji projektów.

Studenci należący do SKA startują w międzynarodowych konkursach, takich jak np.: REXUS/BEXUS, Fly Your Thesis, czy University Rover Challenge; biorą udział w projektach edukacyjnych organizowanych przez Europejską Agencję Kosmiczną, takich jak ESEO, czy ESMO; realizują również projekty własne, takie jak np. PW-Sat.

Główną jednostką organizacyjną SKA jest Zarząd, wybierany na okres jednego roku. Składa się on z pięciu członków, w tym: prezesa, zastępcy, skarbnika. Reprezentują oni koło przed władzami uczelni, jak i jednostkami zewnętrznymi^[4]. Koło podzielone jest na cztery sekcje - Sekcję Rakietową, Sekcję Balonową, SKA Robotics oraz PW-Sat. Członkowie mogą należeć do jednej, bądź kilku sekcji naraz.

Seria satelitów PW-Sat

Jednym z najbardziej znanych projektów prowadzonych przez członków SKA jest seria satelitów PW-Sat. Są to satelity projektowane i budowane według standardu CubeSat, co umożliwia wysyłanie ich w kosmos w standaryzowanych wyrzutnikach jako dodatkowy ładunek przez komercyjne firmy. Dotychczas powstały dwa satelity - PW-Sat oraz PW-Sat 2, rozwijany jest także projekt trzeciego satelity PW-Sat 3.

Satelita PW-Sat

PW-Sat podczas testów w Centrum Badań Kosmicznych PAN w październiku 2011 roku.

W Studenckim Kole Astronautycznym skonstruowano pierwszego polskiego sztucznego satelitę^[5][6][7], wystrzelonego 13 lutego 2012 roku PW-Sata. Celem jego misji było przetestowanie elastycznych ogniw fotowoltaicznych oraz systemu deorbitacji wykorzystującego rozkładany ogon^[8]. Satelita spłonął w atmosferze ziemskiej w październiku 2014 roku, po 2 latach na orbicie.

Satelita PW-Sat 2

Projekt drugiego polskiego satelity studenckiego, PW-Sat 2, rozpoczął się w 2013 roku. Celem drugiego satelity projektowanego przez członków Studenckiego Koła Astronautycznego, podobnie jak jego poprzednika, jest test innowacyjnej technologii deorbitacji. Dodatkowo zawiera on kilka innych eksperymentów: czujnik Słońca, rozkładane panele słoneczne oraz kamery do obserwacji momentu otwarcia żagla. Satelita został wyniesiony na orbitę okołoziemską 3 grudnia 2018 roku z bazy Vandenberg w USA przez rakietę Falcon 9, stając się czwartym polskim satelitą Ziemi^[9].

Żagiel deorbitacyjny

Systemem deorbitującym PW-Sata 2 jest kwadratowy żagiel wykonany z wytrzymałej folii mylarowej o powierzchni 4 m2, zwinięty oraz umieszczony w cylindrze o średnicy 80 mm i wysokości 70 mm. Przymocowany do specjalnego trzpienia żagiel po przepaleniu linki Dyneema zostaje odblokowany, a następnie wysunięty na bezpieczną odległość od satelity i otwarty za pomocą czterech rozkręcających się sprężyn płaskich. W ten sposób znacznie zwiększa się opór aerodynamiczny satelity, który przyspiesza obniżanie orbity satelity. Według przeprowadzonych analiz przy optymalnych warunkach skróci to czas deorbitacji z ponad 20 lat nawet do 6 miesięcy^[10]. Żagiel został poprawnie rozłożony 29 grudnia 2018 roku^[11].

Kamery

Na pokładzie satelity umieszczone zostały dwie kamery z nieskomplikowanym układem optycznym, które umożliwiają obserwacje fragmentu powierzchni żagla deorbitacyjnego. Przy pomocy jednej z nich wykonano pierwsze polskie zdjęcie Ziemi z orbity^[12][13].

Czujnik Słońca

Ważnym elementem PW-Sata2 jest czujnik słoneczny służący do zebrania informacji o pozycji i orientacji satelity w przestrzeni na podstawie kąta padania promieni słonecznych. Jego odczyty zostaną porównane z komercyjnie dostępnym czujnikiem.

Większość satelitów na orbicie musi być zorientowana w określonym kierunku w zależności od misji. Czujnik Słoneczny jest przykładem swoistego satelitarnego kompasu. System ten składa się z czterech zestawów cyfrowych fotodiod (ALS) ułożonych pod odpowiednim kątem oraz mikrokontrolera zarządzającego zbieraniem i analizą danych^[14].

Otwierane panele słoneczne

PW-Sat 2 wyposażony jest także w rozkładane panele słoneczne, które poprawiają efektywność zbierania energii niezbędnej do zasilania satelity. Zawiasy paneli są pracą inżynierską jednego z członków zespołu. Panele mają wielkość ok. 10 x 20 cm i są umieszczone symetrycznie na przeciwległych ściankach satelity. Po umieszczeniu satelity na orbicie linka Dyneema utrzymująca panele została przepalona i nastąpiło ich otwarcie^[15].

Satelita PW-Sat 3

Początek prac nad trzecim satelitą studenckim na Politechnice Warszawskiej nastąpił w połowie roku 2018. Od tego czasu zawiązał się zespół pracujący nad projektem przy merytorycznym wsparciu osób pracujących nad satelitą PW-Sat 2. Członkowie zespołu odbyli dotychczas m.in. warsztaty Concurrent Engineering Workshop zorganizowane przez Europejską Agencję Kosmiczną^[16]. Podobnie jak w przypadku poprzednich satelitów głównym celem misji jest przebadanie systemu deorbitacji.

Sekcja Rakietowa SKA

Start rakiety TuCAN 1a na poligonie artyleryjskim w Toruniu 29 października 2016 roku

Najstarsza Sekcja Koła, zajmuje się konstruowaniem, budową oraz odpalaniem eksperymentalnych rakiet sondujących. Są one w całości projektowane przez członków Sekcji, co pozwala studentom na rozwój umiejętności w wielu dziedzinach inżynierii, jak mechanika, aerodynamika, chemia, elektronika czy programowanie. Oprócz budowy rakiet Sekcja rozwija także projekty wspierające ich wykonywanie i testowanie - wśród nich wymienić można układy pomiarowe do testów statycznych silników, stanowiska testowe podzespołów, czy oprogramowanie do przeprowadzania analiz.

Rakiety zbudowane przez SKA

Do rakiet zaprojektowanych i wykonanych przez Sekcję należą między innymi:

• Amelia 1 (rodzina rakiet A; jednostopniowa na stały materiał pędny)
• Amelia 2 (rodzina rakiet A; dwustopniowa na stały materiał pędny)
• H1 (rodzina rakiet H, H od „hipersoniczna”; jednostopniowa na stały materiał pędny)
• TuCAN (rakieta typu CanSat Launcher; jednostopniowa na stały materiał pędny wynosząca do 8 eksperymentów na niewielki pułap)^[17][18]
• Fok (pierwsza w Polsce studencka rakieta sterowana aerodynamicznie; jednostopniowa na stały materiał pędny)^[19]
• Grot (rakieta typu "boosted dart" zbudowana w celu pobicia amatorskiego rekordu Polski w pułapie lotu rakiety, osiągnęła go 27 kwietnia 2019 wzbijając się na wysokość 18,5 kilometra^[20]; rakieta dwustopniowa na stały materiał pędny z nienapędzanym drugim stopniem)
• Twardowsky (eksperymentalna jednostopniowa rakieta o napędzie hybrydowym budowana na konkurs Spaceport America Cup 2020)^[21]

Sekcja Balonowa SKA

Grupa zajmująca się projektowaniem, budową oraz wysyłaniem balonowych misji stratosferycznych zawiązała się w Kole w 2013 roku. Celem Sekcji Balonowej jest stworzenie multipotencjalnej platformy stratosferycznej PW-Launcher, zdolnej wynosić na wysokość 30 km eksperymenty naukowe z i spoza Politechniki.

Obecnie prowadzony program lotów to program Światowid, w ramach którego zrealizowano misje:

Trzy gondole programu Światowid - od lewa do prawa: Jarowit-Jaryło, Świtezianka i Strzybóg.

• Światowid 1 (30.06.2013, start: Urle, lądowanie: Brudki Nowe)
  • Gondola główna: Jarowit-Jaryło
  • Eksperymenty: KULLA 1, PARTICULA 1

• Światowid 2 (15.09.2013, start: Urle^[22], lądowanie: Węże)
  • Gondola główna: Świtezianka
  • Eksperymenty: PARTICULA 2

• Światowid 3 (2.07.2014, start: Goczałkowice-Zdrój^[23], lądowanie: Sudołek)
  • Gondola główna: Strzybóg
  • Eksperymenty: PARTICULA 3, CURSUS 1, Inertial Navigation System

Następcą programu Światowid jest program PW-Launcher:

• PW-Launcher 1 (18.04.2015, start: Czechowice-Dziedzice, lądowanie: Krivá, Słowacja)
  • Gondola główna: Czarnobóg
  • Eksperymenty: KULLA 2, KULLA 3, CAPELLA P1, PARTICULA 4 / testowy żagiel satelity PW-Sat2, aparat otworkowy

Dodatkowo sekcja rozpoczęła pracę nad programem Televisor:

Televisor 1 (5.12.2015, start: Belsk Duży)

• Gondola główna: Televisor
• Eksperymenty: CAPELLA 2, Inertial Navigation System, Komunikacja gondoli ze stacją naziemną.

Prowadzone przez Sekcję Balonową SKA programy eksperymentalne to m.in.:

• Program KULLA - badania elektro- i aerometryczne atmosfery (nazwa wymawiana po angielsku brzmiąca jak polska „kula” - nawiązanie do sondy kulowej),
• Program PARTICULA (łac. particula - cząsteczka) - wychwytywanie cząstek stałych z górnych warstw atmosfery, w tym mikrometeorytów,
• Program CURSUS (łac. cursus - prąd) - pozyskiwanie użytecznej energii elektrycznej z szerokiego spektrum fal elektromagnetycznych,
• Program PERICULUM (łac. periculum - niebezpieczeństwo) - specjalnie przystosowany do lotu pod balonem grawimetr,
• Program CAPELLA (nazwa pochodząca od gwiazdy) - eksperymentalny nadajnik napowietrzny (łączność ogólnoplanetarna, podwodna oraz radar pozahoryzontalny), pracujący w zakresie fal myriametrowych (3-30 kHz), wykorzystujący latające anteny dipolowe o długości 200-300 metrów^[24].

Ponadto Sekcja Balonowa SKA bierze udział w kampanii REXUS/BEXUS (Rocket/Balloon EXperiments for University Students) DLR/Rymdstyrelsen/ESA, gdzie tworzy eksperyment BuLMA (Balloon micro Lifeform- and Meteorite Assembler; również PARTICULA 5).

SKA Robotics

W tej sekcji skupione zostały wszystkie roboty, zaprojektowane do eksploracji terenowej bądź głębinowej. Członkowie Koła należący do tej sekcji uczestniczą w m.in. University Rover Challenge i European Rover Challenge^[25]. Członkowie sekcji SKAR brali udział w takich przedsięwzięciach jak między innymi:

• Łazik marsjański AMPB Skarabeusz (2009) - pierwszy tego typu pojazd w Polsce
• Robot księżycowy Husar (2012–2013)
• Platforma testowa Gaja (2015)
• Tetrapod (2014) - czteronożny robocik kroczący
• Program Ares - łaziki marsjańskie:
  • Ares I (2014–2015)
  • Ares II (2015)
  • Ares III (2016)

• Badawcze Roboty Głębinowe:
  • Migot (2014)
  • ROV (2015)
  • Tryton (2016)

Model satelity PW-Sat na wystawie podczas XII MPL Góraszka 2007

Zakończone projekty

• SCOPE 1.0 i SCOPE 2.0 - przygotowane w ramach kampanii BEXUS stratosferyczne platformy obserwacyjne,
• Szybowce Stratosferyczne - Icarus, SpaceFish,
• Przygotowanie ładunku użytecznego (payload) dla eksperymentów:

- BOBAS (Build Ocassionally Balloon-Attached Satellite)^[26][27],

- BOBAS 2^[28]

• Współudział w budowie europejskiego satelity studenckiego SSETI ESEO – zespoły OPER (Operations) i CONF (Configuration),
• Współudział w budowie satelity YES2,
• Udział w szóstej i siódmej Kampanii Studenckich Lotów Parabolicznych^[29],
• SKA: OPERATIONS TEAM udział w budowie satelity SSETI Express,
• Projekt PAS-Sat,
• Udział w projekcie ESMO - Europejski Studencki Orbiter Księżycowy^[30].

Przypisy

Linki zewnętrzne

• Strona Studenckiego Koła Astronautycznego. ska.pw.edu.pl. [zarchiwizowane z tego adresu (2021-06-16)].
• Kanał YouTube SKA
• Satelita PW-Sat
• Animacja obrazująca przebieg misji PW-Sat
• SSETI ESEO
• Projekt SCOPE. ska.pw.edu.pl. [zarchiwizowane z tego adresu (2019-11-03)].
• Projekt ERIS. ska.pw.edu.pl. [zarchiwizowane z tego adresu (2019-11-03)].