Studenci Politechniki Wrocławskiej konstruują nanosatelitę, za pomocą którego zamierzają przetestować m.in. perowskitowe ogniwa fotowoltaiczne i płytkę z powłoką pochłaniającą promieniowanie kosmiczne.
Koło naukowe PWr Aerospace działa na Wydziale Elektroniki, Fotoniki i Mikrosystemów. 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. Najnowszym ich projektem 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.
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”. Oprócz nich w projekcie bierze udział 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 zajmują się modułami zasilania FlatSata, czyli prototypu pozwalającego na przetestowanie podstawowych funkcji pracy satelity, oraz modułem radiowym, ramą urządzenia, planowanymi eksperymentami i ich układami sterującymi.
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 Wojnar.
Różnorodne eksperymenty naukowe
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. 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 – – dodaje Natalia Ćwilichowska, liderka tego eksperymentu.
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%. 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 – zapowiada Mateusz Dmitrzak, członek koła PWr Aerospace.
Członkowie koła liczą na to, że pod koniec czerwca tego roku zaczną prace nad budową samego prototypu satelity.
źródło: PWr