PW-Sat2

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
PW-Sat2
Pwsat2C-10.jpg
Zaangażowani Politechnika Warszawska, Studenckie Koło Astronautyczne Polska
Rakieta nośna Falcon 9 Block 5
Miejsce startu Vandenberg Air Force Base, USA
Orbita (docelowa, początkowa)
Czas trwania
Początek misji 3 grudnia 2018
Wymiary
Kształt CubeSat 2U
Wymiary 20 × 10 × 10 cm
Logo projektu

PW-Sat2 – polski sztuczny satelita typu CubeSat 2U, zaprojektowany i zbudowany przez członków Studenckiego Koła Astronautycznego przy Politechnice Warszawskiej, który 3 grudnia 2018 roku został umieszczony na orbicie na pokładzie rakiety Falcon 9[1]. Satelita został w pełni zintegrowany w lutym 2018 roku[2]. Głównym celem misji jest przetestowanie specjalnego żagla, jako taniego i dostępnego dla każdego satelity sposobu deorbitacji. Koszt umieszczenia satelity na orbicie, który wyniósł 135 tys. euro, pokryło Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego[3]. Zespół udostępnia dokumentację techniczną satelity na stronie internetowej projektu[4].

Historia projektu[edytuj | edytuj kod]

Pomysł wykorzystania żagla jako systemu deorbitacyjnego pojawił się wśród studentów Politechniki Warszawskiej w 2004 roku podczas projektowania satelity PW-Sat. Wówczas zdecydowano się ostatecznie na wykorzystanie rozkładanego ogona pokrytego elastycznymi ogniwami fotowoltaicznymi. Od tego czasu przeprowadzono testy bardziej skomplikowanego rozwiązania, jakim była konstrukcja przypominająca żagiel. W 2013 roku – kilka miesięcy po umieszczeniu PW-Sata na orbicie – grupa studentów ze Studenckiego Koła Astronautycznego postanowiła wykorzystać wówczas zdobyte doświadczenie i zbudować dwa razy większego satelitę w standardzie CubeSat 2U, który przetestowałby rozkładany żagiel deorbitacyjny oraz kilka innych rozwiązań: czujnik Słońca, rozkładane panele słoneczne oraz kamerę do obserwacji momentu otwarcia żagla. Projekt PW-Sat2 rozpoczął się oficjalnie 4 stycznia 2013 roku i początkowo miał trwać około 2,5 roku.

Głównym celem projektu jest edukacja młodej kadry inżynierów kosmicznych. Od początku projektu pracowało w nim w sumie ponad 100 studentów, a aktualnie zespół liczy 30 osób. Kilkunastu studentów napisało lub pisze prace dyplomowe powiązane z projektowaniem ładunków użytecznych. Początkowe finansowanie w przypadku satelity PW-Sat2 było realizowane z programu PECS Europejskiej Agencji Kosmicznej[5].

Logo projektu zostało wyłonione w drodze otwartego konkursu, zakończonego 15 listopada 2013, a jego autorem jest Krzysztof Karaś. Podczas przeglądu założeń i projektu koncepcyjnego misji (ang. Preliminary Requirements Review) na początku 2014 roku, zrezygnowano z jednej kamery skierowanej w kierunku Ziemi oraz anteny operującej w pasmie S. Pozostawiono kamerę przeznaczoną do obserwacji otwarcia "żagla deorbitacyjnego" na orbicie[6].

W styczniu 2016 roku projekt otrzymał dofinansowanie w wysokości 180 tys. euro od Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego na wysłanie satelity w kosmos[7]. Pieniądze zostały przekazane w ramach zwiększonej składki do Europejskiej Agencji Kosmicznej opłacanej przez Ministerstwo Rozwoju. Budowa satelity i testy sfinansowane zostały ze środków Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego, Politechniki Warszawskiej, Wydziału Mechanicznego Energetyki i Lotnictwa oraz sponsorów (Future Processing i FP Instruments[8], PGNiG[9] i innych)[10].

26 października 2016 podpisano kontrakt na wyniesienie satelity na orbitę z firmą Innovative Space Logistics. W marcu 2018 roku zespół studentów ogłosił, że satelita jest całkowicie zintegrowany i oczekuje na ostatnie testy przed startem na pokładzie rakiety Falcon 9[11]. Satelita PW-Sat2 został zintegrowany 26 lipca 2018 roku z zasobnikiem (QuadPackiem), w którym będzie znajdować się podczas startu rakiety[12]. Razem z satelitą PW-Sat2 w zasobniku umieszczony został niemiecki CubeSat MOVE-II. Start, który wielokrotnie przekładano, nastąpił 3 grudnia 2018 roku z terenu bazy Vandenberg w USA[13]. Rakietą nośną dla satelity był Falcon 9[14].

W pełni zintegrowany satelita PW-Sat2
W pełni zintegrowany satelita PW-Sat2


Eksperymenty[edytuj | edytuj kod]

Poniższe elementy są w całości projektami studentów pracujących nad satelitą PW-Sat2. Zastosowane i przetestowane rozwiązania w zamierzeniu studentów mają zostać udostępnione publicznie.

Żagiel deorbitacyjny i kamera do obserwacji jego otwarcia

W PW-Sacie system deorbitacyjny miał konstrukcję przypominającą ogon. PW-Sat2 na swoim pokładzie będzie miał natomiast konstrukcję przypominającą żagiel wykonaną ze sprężyn płaskich oraz folii mylarowej[15].

System będzie składał się z mechanizmu otwierającego i wysuwającego żagiel na odległość ok. 20 cm za satelitę oraz rozwijanej struktury żagla. Kwadratowy żagiel, początkowo nawinięty na jego trzpień, po rozłożeniu będzie miał powierzchnię 4 m². Zamknięty moduł będzie miał wymiary 8 × 8 × 5 cm i będzie mieścił się w jednej czwartej objętości satelity[15]. Kamera do obserwacji żagla (CAM2) o polu widzenia ok. 65° umieszczona zostanie pod jedną z otwieranych ścian satelity[16]. Po niepowodzeniu zdalnego otwarcia ogona podczas misji pierwszego PW-Sata zespół zdecydował się na użycie automatycznego trybu otwierania struktury deorbitacyjnej. W przypadku problemów z komunikacją po ustalonym czasie satelita uruchomi procedurę automatycznego wykonania misji[5]. Szacuje się, że czas przebywania PW-Sata2 na orbicie o wysokości ok. 780 km przy otworzonym żaglu deorbitacyjnym może skrócić się z około 25 lat do mniej niż 2 lat, jednak wpływ na to ma wiele czynników takich jak ruchy satelity czy aktywność słoneczna[17].

Czujnik Słońca

W założeniach, PW-Sat2 będzie wyposażony w dwuosiowy czujnik Słońca, służący do wyznaczenia orientacji satelity w przestrzeni. Moduł będzie składał się z czterech ogniw fotowoltaicznych ułożonych pod optymalnymi do tego celu kątami. Na podstawie pomiarów natężenia promieni słonecznych padających na każde z ogniw komputer pokładowy będzie określał położenie satelity w układzie związanym z satelitą[18]. Teoretyczna dokładność takiego rozwiązania to nawet 0,1°, jednak rzeczywista może okazać się dużo niższa, dlatego zdecydowano się wykorzystać również komercyjnie dostępny system wyznaczania i kontroli orientacji przestrzennej satelity – ADCS. Projekt jest pracą inżynierską jednego z członków zespołu[5].

Systemy podstawowe[edytuj | edytuj kod]

Większość z poniższych systemów będzie autorskimi rozwiązaniami studentów, jednak zostaną w nich wykorzystane rozwiązania dostępne komercyjnie.

Rozkładane panele słoneczne[15]

Pozwalające na zwiększenie aktywnej powierzchni paneli fotowoltaicznych. Jest to projekt realizowany w ramach pracy dyplomowej jednego ze studentów. Specjalne zawiasy muszą być odpowiednio wytrzymałe, by utrzymać panele podczas ich otwierania, ale również wystarczająco lekkie i małe, by zmieściły się w strukturze CubeSata.

System wyznaczania i kontroli orientacji przestrzennej[19]

Składający się z kilku głównych elementów: trójosiowego czujnika magnetycznego, żyroskopu, układu fotodiod oraz aktuatorów magnetycznych. Pozwoli na określenie dokładnej i zgrubnej orientacji satelity w przestrzeni kosmicznej oraz posłuży do weryfikacji odczytów z Czujnika Słońca.

System kontroli termicznej[20]

Kontrola termiczna satelity (TCS). Podczas projektowania misji przeprowadzono liczne symulacje pozwalające określić optymalne parametry projektu takie jak rozmieszczenie płytek elektronicznych wewnątrz struktury, wykorzystanie radiatorów do odprowadzania ciepła czy maksymalny czas wystawienia elektroniki na działanie promieni słonecznych w próżni.

Układ zasilania[21]

Zarządza energią na pokładzie, decyduje o uśpieniu satelity przy niedoborze mocy i ponownym uruchomieniu (EPS). Jest autorskim projektem jednego z członków zespołu. Dwanaście trójzłączowych ogniw fotowoltaicznych przetwarzać będzie energię słoneczną na elektryczną. Następnie będzie odbierana ona przez układy przetwornic impulsowych, umożliwiających uzyskanie wysokiej sprawności. Otrzymana w ten sposób energia będzie magazynowana w akumulatorach litowo-jonowych.

Komputer pokładowy[22]

On-board Computer (OBC) będzie zajmował się kontrolą wszystkich podsystemów, przetwarzaniem komend odebranych przez moduł komunikacji, zarządzeniem budżetem mocy oraz realizacją planu misji. Zastosowany zostanie system operacyjny FreeRTOS.

Moduł komunikacji[23]

Podzespół odpowiedzialny za odbieranie sygnału z anten, przygotowanie i przekazanie go do OBC[5]. Aktualnie trwają prace nad wyposażeniem stacji naziemnej, która zlokalizowana będzie w budynku Wydziału Elektroniki i Technik Informacyjnych Politechniki Warszawskiej.

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

  1. Satelita PW-Sat2 rozpoczął misję; studenci nawiązali kontakt z satelitą, Nauka w Polsce [dostęp 2018-12-06] (pol.).
  2. PW-Sat2 na ostatniej prostej przed lotem w kosmos - PW-Sat2, „PW-Sat2”, 7 marca 2018 [dostęp 2018-03-19] (pol.).
  3. Radek Grabarek, Jak powstał PW-Sat2? Satelita polskich studentów, który poleci w kosmos rakietą SpaceX, We Need More Space!, 11 listopada 2018 [dostęp 2018-12-06] (pol.).
  4. Dokumentacja - PW-Sat2, „PW-Sat2” [dostęp 2018-03-19] (pol.).
  5. a b c d Kamil Złoczewski: Kosmos. PW-Sat2.. T. 85. Poznań: Amermedia Sp. z o.o., 2013, s. 4-8. ISBN 978-83-252-2125-6.
  6. Zespół PW-Sat2: Preliminary Requirements Review – Wstęp (pol.). W: Preliminary Requirements Review [on-line]. Studenckie Koło Astronautyczne, 2014-04-07. [dostęp 2014-07-25].
  7. Otrzymaliśmy €180 tys. na wysłanie PW-Sata2 w kosmos, PW-Sat2: polski satelita studencki [dostęp 2016-02-23] (pol.).
  8. Future Processing i FP Instruments partnerami projektu, PW-Sat2, 21 maja 2016 [dostęp 2018-12-06] (pol.).
  9. Uzyskaliśmy wsparcie PGNiG S.A. oraz Fundacji im. Ignacego Łukasiewicza, PW-Sat2, 1 maja 2017 [dostęp 2018-12-06] (pol.).
  10. Pytania i odpowiedzi (FAQ), PW-Sat2, 19 listopada 2018 [dostęp 2018-12-06] (pol.).
  11. Satelita PW-Sat2 czeka na ostatnie już testy, „Nauka w Polsce” [dostęp 2018-03-19] (pol.).
  12. PW-Sat2 opuścił Polskę - PW-Sat2, „PW-Sat2”, 31 lipca 2018 [dostęp 2018-07-31] (pol.).
  13. PW-Sat2 Press kit 2018.
  14. Oficjalne: PW-Sat 2 na Falcon 9!. kosmonauta.net. [dostęp 2016-12-05].
  15. a b c Zespół PW-Sat2: Deployment Team (ang.). W: Preliminary Design Review [on-line]. Studenckie Koło Astronautyczne, 2015-05-25. [dostęp 2016-04-08].
  16. Zespół PW-Sat2: Cameras (ang.). W: Preliminary Design Review [on-line]. Studenckie Koło Astronautyczne, 2015-05-29. [dostęp 2016-04-08].
  17. Zespół PW-Sat2: Mission Analysis (ang.). W: Preliminary Design Review [on-line]. Studenckie Koło Astronautyczne, 2015-08-16. [dostęp 2016-04-08].
  18. Zespół PW-Sat2: Sun Sensor (ang.). W: Preliminary Design Review [on-line]. Studenckie Koło Astronautyczne, 2015-06-04. [dostęp 2016-04-08].
  19. Zespół PW-Sat2, Paweł Jaworski: Attitude Determination and Control System (ang.). W: Preliminary Design Review [on-line]. Studenckie Koło Astronautyczne, 2015-05-29. [dostęp 2016-04-08].
  20. Zespół PW-Sat2: Thermal Control System (ang.). W: Preliminary Design Review [on-line]. Studenckie Koło Astronautyczne, 2015-05-29. [dostęp 2016-04-08].
  21. Zespół PW-Sat2, Piotr Kuligowski: Electric Power System (ang.). W: Preliminary Design Review [on-line]. Studenckie Koło Astronautyczne, 2015-05-23. [dostęp 2016-04-08].
  22. Zespół PW-Sat2: Komputer pokładowy (pol.). W: Preliminary Requirements Review [on-line]. Studenckie Koło Astronautyczne, 2014-04-07. [dostęp 2014-07-25].
  23. Zespół PW-Sat2: Komunikacja (pol.). W: Preliminary Requirements Review [on-line]. Studenckie Koło Astronautyczne, 2014-04-07. [dostęp 2014-07-25].

Bibliografia[edytuj | edytuj kod]

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]