Studenci TU lecą do Szwecji na testy swojego eksperymentu kosmicznego

Część powiększonego zespołu WOBBLE2. Górny rząd od lewej do prawej: Jonas Engler (Informatyka), Robin Nitschke (Inżynieria lotnicza i kosmiczna), Felix Oesterle (Transport), Matteo Grube (Inżynieria lotnicza i kosmiczna), Benedict Grefen (Pracownik naukowy w dziedzinie inżynierii kosmicznej). Dolny rząd od lewej do prawej: Aurel Gröbel (Inżynieria budowlana i transport) i Franz Schneider (Inżynieria lotnicza i kosmiczna). Pięć osób na środku (Robin, Felix, Matteo, Aurel i Franz) leci razem z Nima Mirrafati (Transport, nie na zdjęciu) do Kiruny.

W ramach europejskiego programu REXUS (Rocket Experiments for University Students) od 5 do 9 lutego 2024 roku sześciu studentów z TU Berlin poleci na szkolenie i testy do Esrange Space Center w pobliżu szwedzkiego miasta Kiruna. Zespół stowarzyszenia astronautycznego „BEARS e.V.” (Berlin Experimental Astronautics Research Student Team) na TU Berlin z powodzeniem ubiegał się o udział w REXUS. Ten studencki program kosmiczny jest wspierany przez Niemieckie Centrum Badań Lotniczych i Kosmicznych (DLR) oraz szwedzką agencję kosmiczną SNSA. Po szkoleniu w Kirunie zespół musi w ciągu roku stworzyć wersję swojego eksperymentu gotową do lotu. Chodzi o nowatorskie zbiorniki paliwa do rakiet, które są wytwarzane przy użyciu druku 3D. W sumie dziewięć zespołów w początku 2025 roku wystrzeli swoje eksperymenty w północnej Szwecji dwoma rakietami badawczymi na wysokość, kierując je w stronę kosmosu, i przeprowadzi tam około trzyminutowe eksperymenty w stanie nieważkości.

„Branża kosmiczna jest z jednej strony bardzo innowacyjna, z drugiej jednak bardzo konserwatywna. Ponieważ wszystko kosztuje tyle pieniędzy, często nie chce się niczego zmieniać w sprawdzonych rozwiązaniach” — mówi Matteo Grube, student magisterski inżynierii lotniczej i kosmicznej. Tanie projekty studenckie mogą tutaj napędzać innowacje, które są istotne dla rozwoju całej branży kosmicznej. Tak jak w przypadku projektu, o który ubiegał się zespół z TU Berlin w ramach programu REXUS: zbiorniki paliwa wyprodukowane przy użyciu druku 3D, które upraszczają produkcję i umożliwiają nowe projekty.

Paliwo w stanie nieważkości musi być uwięzione

Przezroczysty płynny paliwo w zbiorniku rakiety zachowuje się nagle zupełnie inaczej podczas wejścia w stan nieważkości, niż gdy jest przyciągane przez grawitację w kierunku Ziemi. Swobodne unoszenie się cieczy może prowadzić zarówno do problemów z kontrolą położenia rakiet i satelitów, jak i do sytuacji, w której paliwo nie płynie optymalnie z otworu zbiornika do silnika rakiety. „Dotychczas stosowano tutaj zgrzewane blachy lub profile rurowe, które stanowią rozwiązanie” — wyjaśnia Grube. Struktury te nazywane są „Urządzeniami Zarządzania Paliwem” (PMD). „Chcemy teraz przetestować różne nowe projekty PMD, które można wyprodukować wyłącznie przy użyciu addytywnych metod wytwarzania” — dodaje. Dopiero około dziesięć lat temu technologia druku 3D została również wprowadzona do produkcji metali. Polega ona na tym, że laser punktowo topi metalowe proszki, tworząc dowolny trójwymiarowy kształt.

Testuje się sześć różnych kształtów zbiorników paliwa

Obecnie zespół studencki, który od pierwszych spotkań latem 2023 roku powiększył się do dziesięciu osób, pracuje nie tylko nad możliwymi kształtami PMD, z których w sumie sześć różnych będzie testowanych na wysokościowej rakiecie REXUS. „Poszukujemy odpowiednich urządzeń do laserowego topienia metali zarówno we współpracy z przemysłem, jak i z różnymi uczelniami” — opowiada Grube. Ponadto musi zostać opracowane środowisko testowe dla modeli zbiorników paliwa. Sześć kamer będzie obserwować zbiorniki, które do eksperymentów będą wypełnione wodą z dodatkiem fluorescencyjnej substancji. Aby można było nagrać zachowanie wody, zewnętrzna część zbiorników musi być wykonana z plexi.

Surowy harmonogram testów do startu w marcu 2025 roku w Szwecji

„Jesteśmy bardzo zadowoleni, że tak wielu studentów z zespołu będzie mogło polecieć do bazy rakietowej „Esrange Space Center”, gdzie za niecały rok wystartuje rakieta REXUS” — mówi Benedict Grefen z Wydziału Techniki Kosmicznej TU Berlin, który nadzoruje zespół studencki. „Jesteśmy bardzo wdzięczni Towarzystwu Przyjaciół TU Berlin, które oprócz czterech miejsc przewidzianych w programie REXUS umożliwiło dwóm kolejnym studentom wyjazd na tę wyprawę.” Zespół tam zapozna się z urządzeniami startowymi i rakietą badawczą na wysokość, a także otrzyma instrukcje bezpieczeństwa. Przede wszystkim jednak studenci przedstawią swoje eksperymentalne koncepcje różnym ekspertom i uzyskają cenne informacje zwrotne.

„Po tym nastąpi dość napięty harmonogram przygotowań do startu rakiet w marcu lub kwietniu 2025 roku. Studenci będą musieli przejść kolejne przeglądy, częściowo w DLR w Oberpfaffenhofen, a częściowo w Centrum Technologii Zastosowanej w Kosmosie i Mikrogravacji (ZARM) w Bremie, a także jeden lub dwa przeglądy u nas” — opowiada Benedict Grefen. „Podczas nich eksperyment zostanie dokładnie sprawdzony, aby mógł działać niezawodnie podczas lotu.”

Zespół „WOBBLE2” jest multidyscyplinarny

Matteo Grube patrzy na ten stres z dużym spokojem, oprócz studiów. Został wybrany na kierownika zespołu, który przyjął akronim „WOBBLE2”, co oznacza „Weightless Observation of Fluid Behaviour with Berlin Liquid Guidance Experiment”. Cyfra 2 wskazuje, że pomysł z nowymi projektami zbiorników już prawie został zrealizowany w innym konkursie — wtedy poszukiwano eksperymentu, który niemiecki kosmonauta Matthias Maurer zabrałby ze sobą w kosmos. Grube jest również przekonany, że jego zespół poradzi sobie z nadchodzącymi zadaniami, ponieważ jest bardzo szeroko wyspecjalizowany. „Oprócz inżynierów lotniczych i kosmicznych mamy na pokładzie także osoby z informatyki, mechaniki i inżynierii lądowej” — mówi Matteo Grube. „Nawet student Erasmus z Norwegii bierze w tym udział.”