Reach for the stars
with Ailleron

Rakietowy news i wyniki konkursu

5 dni rywalizacji, ponad 140 konstrukcji z 20 państw, 1 największe na świecie zawody inżynierii rakietowej Spaceport America Cup w Las Cruces w USA i 3 miejsce wspieranej przez nas rakiety w kategorii 10k-SRAD! Cóż za sukces!

Udział w największych zawodach na świecie – dzień 1

Prawie 5 metrowa rakieta z logo Ailleron gotowa i dziś zostanie wystrzelona. Ale kosmos!
3-TTK stanie do rywalizacji z ponad 140 konstrukcjami z 20 państw podczas największych na świecie zawodów inżynierii rakietowej Spaceport America Cup.

Oprócz spektakularnych i długo wyczekiwanych startów rakiet, wydarzenie obejmie kilka pobocznych konkursów, których to wyniki także będą miały wpływ na końcową klasyfikację zespołów. Cała rywalizacja potrwa 5 dni, z czego to właśnie 25 czerwca poznamy zwycięzców każdej z kategorii. 

Zawody rozpoczną się od prezentacji zespołu i stworzonej przez niego rakiety. Będzie to miało miejsce w ramach Poster Session, podczas którego sędziowie mają możliwość rozmowy z drużynami i zdobycia szczegółowych informacji o zaimplementowanych rozwiązaniach. 

W pierwszym dniu zespół AGH Space Systems weźmie także udział w elitarnym Podium Session, do którego zostały zakwalifikowane jedynie 24 najciekawsze referaty naukowe! nadesłane przez startujące w zawodach zespoły. Ich autorzy będą mieli za zadanie zaprezentować je przed sędziami, którzy m.in. na ich podstawie wybiorą laureatów nagród specjalnych. 

Najbardziej ekscytująca część zawodów, czyli starty rakiet, rozpoczną się 22 czerwca i potrwają aż do soboty. W tym czasie drużyna musi zdobyć zgodę sędziów na przeprowadzenie startu, zachowującego wszelkie standardy bezpieczeństwa. 

A co z krewetkami? 

Umieszczony w rakiecie ładunek badawczy weźmie także udział w SDL Payload Challenge, czyli konkursie wyłaniającym najlepszy eksperyment naukowy. Specjalnie na tę okoliczność przygotowany został payload wyposażony w akwaria z krewetkami, będącymi potencjalnymi producentami azotu w pozaziemskich systemach akwaponicznych.  

Trzymamy kciuki za naszą rakietę oraz wszystkich uczestników zawodów i zapraszamy do śledzenia informacji na bieżąco. Przed nami ekscytujące i kosmiczne 5 dni. 

Informacje o AGH Space Systems

Grupa jest studenckim kołem naukowym, działającym przy Akademii Górniczo-Hutniczej. Stowarzyszenie zajmuje się rozwijaniem technologii przemysłu kosmicznego, takich jak rakiety, łaziki marsjańskie oraz gondole balonów stratosferycznych.

Regularnie startują w prestiżowych konkursach, rywalizując z podobnymi projektami z całego świata. Ich zaangażowanie oraz pasja owocują dużymi osiągnięciami zarówno w Polsce, jak i za granicą. Na koncie mają między innymi:

• 1 miejsce w konkursie rakiet Virtual Spaceport America Cup 2021 (kategoria 10KHybrid/Liquid SRAD)
• 1 miejsce łazika marsjańskiego w Indian Rover Challenge 2020
• 2 miejsce eksperymentu naukowego w Global Space Balloon Challenge 2019 (kategoria Best Educational Initiative)

Poza rakietami sondującymi grupa zajmuje się:

• rozwojem projektu łazika marsjańskiego
• konstruowaniem gondoli balonów stratosferycznych
• projektowaniem oraz przeprowadzaniem badań naukowych w czasie lotu rakietą i balonem.

Udoskonalanie komponentów mechanicznych

Jedną z głównych zmian wprowadzonych w dotychczasowej strukturze rakiety było udoskonalenie jej komponentów mechanicznych. Nacisk został położony na rozwinięcie nowego systemu mocowań łączących strukturę zewnętrzną z innymi elementami, umieszczonymi wewnątrz korpusu. Zasadniczo, jeżeli chcemy połączyć ze sobą dwa elementy tego typu, tak aby dało się je później rozłączyć, można zastosować różnego rodzaju połączenia, z których każde ma swoje wady i zalety. Zazwyczaj w tego typu konstrukcjach studenckich używane są połączenia kołnierzowe, które zajmują dość mało miejsca, są proste w wykonaniu i wytrzymałe na zginanie. Cechują się jednak tym, że elementy utwierdzające – czyli śruby – pracują pod obciążeniem ścinającym, a wytrzymałość na ścinanie śrub jest niższa niż na rozciąganie, co wpływa na gorszą jakość tego połączenia. Podczas rozwijania projektu 3-TTK zespół postawił jednak na samodzielnie zaprojektowane i trudniejsze do wykonania połączenie radialno-aksjalne. W takim połączeniu śruby są ustawione pod kątem, przez co są w stanie dobrze wytrzymywać obciążenia oraz naprężenia związane ze startem i lotem rakiety. Ze względu na swoje małe rozmiary jest ono lżejsze niż inne możliwe do zastosowania połączenia i zajmuje mało miejsca, ułatwiając pracę nad korpusem.

Silnik i napęd

Sama konstrukcja nie wystarczy jednak, żeby wzbić się w niebo. Potrzebna do tego jest siła odrzutu, którą można uzyskać dzięki procesom fizycznym i reakcjom chemicznym zachodzącym w silniku. 3-TTK swój system napędu dostała w spadku po poprzednim projekcie – Skylark. Dzięki temu, że silnik już w ubiegłym roku został poddany dogłębnym testom sprawnościowym, po lekkich modyfikacjach był gotowy do pracy. Został zaprojektowany tak, aby wytworzyć w początkowej fazie siłę 5000 N i umożliwić konstrukcji wzniesienie się na wysokość 10 000 stóp. Jako paliwo stałe wykorzystany został poliamid PA6G, materiał charakteryzujący się niskim współczynnikiem regresji, co zapewnia wysokie bezpieczeństwo oraz stabilność procesu spalania, natomiast rolę utleniacza w formie ciekłej zagrał podtlenek azotu.

System kontroli lotu

Skoro gotowa jest struktura rakiety i jej silnik, mogłoby się wydawać, że to już wszystkie podsystemy konieczne do przeprowadzenia lotu. Nic bardziej mylnego! Aby zapewnić wysokie standardy bezpieczeństwa i jak najdokładniej zrealizować zaplanowaną trajektorię lotu rakiety, konieczny jest system elektroniczny, kontrolujący wszystkie etapy startu i lotu rakiety. Opracowany przez zespół system pozwala na monitorowanie stanu układów rakiety na wyrzutni, nadzorowanie procesu tankowania i sekwencji startowej, zajmuje się też zbieraniem danych z pokładowej sieci sensorów i komunikacją ze stacją naziemną w trakcie lotu, a także śledzeniem jej pozycji za pomocą systemu lokalizacyjnego. Przez fakt odpowiadania za tak wiele różnych parametrów, ważna jest jego pełna sprawność i niezawodność. Założenie to spełnione zostało przez zastosowanie architektury systemu opartej o redundancję oraz rozwiązania typu fail-safe, które we współpracy z zaawansowanymi układami mikroelektronicznymi pozwalają na bezpieczną i niezawodną komunikację.

Do obserwacji stanu rakiety w czasie lotu konieczna jest łączność ze stacją naziemną, zapewniana przez wysokorozwinięty układ telemetrii. Jeden z mikrokontrolerów wyposażony jest w układ radiowy, pozwalający na utrzymanie łączności z rakietą nawet na wysokości kilku kilometrów. Komunikacja pozwala na odczyt danych z wyżej wymienionych układów pomiarowych rakiety, monitorowanie systemu odzysku lub kontrolę zaworów, będących na pokładzie rakiety. Ponadto, telemetria wysyła dane lokalizacyjne uzyskane w oparciu o system GPS.

System odzysku rakiety

Prosto w niebo i z powrotem do domu – tę misję spełnia system odzysku rakiety, sterowany przez wspomniany wyżej system elektroniczny. System odzysku rakiety (recovery) składa się z 3 mikrokontrolerów. Każdy z nich niezależnie zbiera dane z czujników: barometrów, akcelerometrów, magnetometrów, po czym dokonuje ich przetwarzania w oparciu o filtry i algorytmy fuzji danych, by wiarygodnie wnioskować o aktualnym położeniu rakiety i etapie lotu, na którym się znajduje. Jednym z trzech układów głosujących w redundantnym systemie kontrolnym jest komputer pokładowy, wyposażony w sensory barometryczne oraz akcelerometry i żyroskopy. Przy pomocy czujników zbiera on dane, na podstawie których określa apogeum, czyli najwyższy punkt trajektorii lotu, oraz wysokość, na jakiej znajduje się rakieta. Wszystko po to, aby w odpowiednim momencie aktywować wysokoprądowe wyjścia, detonując ładunek pirotechniczny oddzielający głowicę od głównego korpusu. Wzrost ciśnienia wynikający z eksplozji otwiera głowicę rakiety i uwalnia spadochron, odpowiadający za spowolnienie spadającej na ziemię rakiety.

Urządzenia pomiarowe i zbieranie danych

Wszystkie opisane powyżej podsystemy pozwalają na przeprowadzenie startu, lotu i późniejsze odzyskanie rakiety – ale po co właściwie przeprowadza się taki lot? Wewnątrz rakiety znajduje się masa urządzeń pomiarowych, które zapisują dane zebrane w trakcie lotu. Ich późniejsza analiza pozwala na wyciągnięcie wielu wniosków oraz dalszy rozwój i usprawnienie poszczególnych podsystemów. Wnioski wyciągnięte z rozwoju kolejnych konstrukcji prezentowane są przez zespół AGH Space Systems na międzynarodowych konferencjach, takich jak AIAA SciTech w Stanach Zjednoczonych czy konferencje European Space Agency, co pozwala na wniesienie polskiego wkładu w rozwój inżynierii kosmicznej.

Krewetki na pokładzie. Eksperyment badawczy

Poza urządzeniami pomiarowymi na pokładzie znajduje się, często traktowany jako osobny projekt, podsystem badawczy z ładunkiem eksperymentalnym. W przypadku projektu 3-TTK na pokładzie rakiety znalazły się … krewetki. Umieszczane są one w specjalnym akwarium, zaprojektowanym w taki sposób, aby miało jak największą pojemność, zachowując jednocześnie odpowiednią wytrzymałość na naprężenia występujące w czasie startu i lotu rakiety. W podsystemie badawczym znajdują się kamery monitorujące aktywność i zmiany koloru krewetek, związane z poziomem odczuwanego przez nie stresu, oraz wiele czujników służących badaniu parametrów życiowych krewetek i tego, jak reagują one na przeciążenia występującego podczas lotu rakietą. Jest to zagadnienie istotne naukowo, gdyż zwierzęta te mogą mieć zastosowanie w procesie kolonizacji kosmosu. W przypadku użycia akwaponicznych, to znaczy wodnych systemów uprawy roślin na stacjach kosmicznych w pozaziemskich habitatach, krewetki mogą być źródłem naturalnego i bogatego w azotany nawozu. Ogromnym wyzwaniem jest jednak samo wyniesienie ich w przestrzeń kosmiczną. Lot rakietą generuje gwałtowny wzrost przeciążeń, wibracji i hałasu. Warunki te mogą wpłynąć na akumulację amoniaku oraz inne problemy zdrowotne badanych organizmów. Celem eksperymentu jest sprawdzenie, czy zastosowanie odpowiednio dobranego anestetyku pozwoli na zredukowanie poziomu stresu krewetek.

W ramach kolejnych badań zespół planuje również badania nad wpływem lotu rakietą na mączniki, które mogą być cennym źródłem białka dla astronautów. Ale to zostawiamy na przyszłość – jest jeszcze tak wiele do odkrycia. 🚀