Niezwykła misja balonowa studentów PW

Drużyna ze Studenckiego Koła Astronautycznego działającego przy Wydziale Mechanicznym Energetyki i Lotnictwa zakwalifikowała się do międzynarodowego konkursu BEXUS i zaprezentuje się podczas kampanii w szwedzkim Esrange Space Center.

BEXUS (Balloon-borne Experiments for University Students) to program Niemieckiej Agencji Kosmicznej i Szwedzkiej Narodowej Rady Kosmicznej współpracujących z Europejską Agencja Kosmiczną (ESA), który umożliwia studentom przeprowadzenie misji naukowych z wykorzystaniem balonów wysokościowych. Zadaniem uczestników jest zaprojektowanie i przygotowanie urządzeń badawczych, które po przejściu licznych testów zostaną wyniesione przez balon w trakcie lotu stratosferycznego.

Łowcy fal

Drużynę TOTORO (Test Observations of Transient Objects and RadiO) tworzą pasjonaci, którzy doświadczenie zdobywali w kilku ważnych programach naukowych. Niektórzy mieli już okazję uczestniczyć w misjach balonowych, inni — w projektach GLACiER, SAMPLE 1 i 2 (w ramach kampanii IGLUNA), a także zawodach łazików marsjańskich. 

— Kiedy dowiedzieliśmy się o kolejnej edycji BEXUS-a, od razu wiedzieliśmy, że chcemy wziąć w niej udział. Wprawdzie nie od razu mieliśmy pomysł na to, z jakim eksperymentem wystartujemy, ale prace nad koncepcją naukową rozpoczęły się bardzo szybko — opowiada kierująca projektem Aliaksandra Shmyk.

Zespół zadecydował, że w swojej misji skupi się na aspekcie radiowym. Chodzi o stworzenie takiego rozwiązania, które pozwoli na rejestrację fal elektromagnetycznych o niskiej częstotliwości występujących ponad jonosferą. Mowa o Kilometrowym Promieniowaniu Zorzowym (Auroral Kilometric Radiation, AKR). Zakres fal radiowych, który jest obiektem badań, ulega bardzo silnemu tłumieniu w jonosferze, z tego powodu emisje AKR zwykle bada się przy użyciu instrumentów satelitarnych. Nasi studenci chcą sprawdzić, czy będzie możliwe zarejestrowanie zjawiska z poziomu systemu wyniesionego do stratosfery i porównać wyniki z danymi zbieranymi przez satelity na wyższych orbitach.

Wyzwania do pokonania

Aby osiągnąć swój cel, młodzi inżynierowie muszą stworzyć urządzenie instalowane w gondoli balonu stratosferycznego. Powinien to być ważący nie więcej niż 4 kilogramy moduł składający się z części elektronicznej, sensorów, systemu radiokomunikacji, zarządzania ciepłem i zasilania. Przy projektowaniu studenci muszą zwrócić uwagę na specyficzne warunki, w których eksperyment ma działać. To m.in. ekstremalne wahania temperatury, przed którymi trzeba ochronić wrażliwe instrumenty naukowe.

W celu rejestracji sygnałów zostały zaprojektowane dwa niezależne systemy, które wykorzystują dwa różne rodzaje anten: jedna z nich będzie zainstalowana wewnątrz konstrukcji, a druga na zewnątrz. Zastosowanie dwóch rozwiązań pozwoli zebrać więcej danych i je ze sobą porównać. Konstruktorzy z PW chcą się zabezpieczyć przed zakłóceniem rejestrowanych danych przez niepożądane sygnały z Ziemi oraz urządzenia pokładowe. Ma w tym pomóc specjalnie zaprojektowany system filtrów.

Wyjątkowa szansa

W wyniku selekcji do programy BEXUS zakwalifikowano cztery drużyny — wśród nich znalazł się zespół z PW. Organizatorzy docenili przejrzyste założenia projektu i jasne cele autorów.

— Jesteśmy podekscytowani możliwością uczestniczenia w tym programie i wyjazdu do Szwecji. W przypadku naszego eksperymentu im bliżej koła biegunowego, tym lepiej, to tam jest największe skupienie linii pola magnetycznego Ziemi i największe szanse na powodzenie misji TOTORO — podkreśla Aliaksandra Shmyk. 

Przed naszymi studentami kilka miesięcy wytężonej pracy. W lutym będą musieli zaprezentować przed organizatorami wstępny projekt podsystemów, po tym etapie zostaną objęci opieką mentora z ESA, który pomoże nadać projektowi ostateczny kształt. 

Jednocześnie zespół z PW jest wspierany technicznie i naukowo przez Centrum Badań Kosmicznych PAN. Zespół badawczy CBK PAN pomógł w ustaleniu celów misji i możliwości ich osiągnięcia. Naszym studentom udostępniono także laboratoria elektroniczne zlokalizowane w instytucie.

Zwieńczeniem prac nad TOTORO będzie zaplanowany na przełom września i października kilkugodzinny lot balonowy. Dane zebrane podczas misji zostaną poddane analizie, która umożliwi weryfikację autorskich rozwiązań wykorzystanych w projekcie.

 
Zespół TOTORO tworzą: Karol Bresler, Maurycy Ciarka, Gabriela Jas, Kacper Kidała, Pavlo Kozin, Tomasz Miś, Gabriela Mystkowska, Aliaksanda Shmyk, Katarzyna Wiater, Ryszard Zawiła, Bartosz Źrebiec. Opiekun: Prof. Jan Kindracki.

Projekt Wstępnego rozwoju projektu eksperymentu stratosferycznego do programu lotów balonowych BEXUS otrzymał dofinansowanie w konkursie Ministerstwa Edukacji i Nauki „Studenckie koła naukowe tworzą innowacje”.