"Kosmiczny” chwytak studentów Politechniki Wrocławskiej

Model eksperymentu TRACZ

Studenci z Politechniki Wrocławskiej zakwalifikowali się do prestiżowego programu REXUS/BEXUS realizowanego m.in. przez Europejską Agencję Kosmiczną (ESA). W ramach projektu TRACZ członkowie „Space is More” oraz Koła Naukowego KoNar chcą sprawdzić działanie innowacyjnego chwytaka w warunkach mikrograwitacji i próżni.

Jest to już kolejny zespół z tej uczelni, który bierze udział w programie REXUS/BEXUS. W roku 2017 ta sztuka udała się grupie studentów w ramach projektu DREAM (DRilling Experiment for Asteroid Mining). Zbudowana przez nich kosmiczna wiertarka miała za zadanie sprawdzenie warunków wiercenia na planetoidach przy niskiej grawitacji.

Tym razem w ramach projektu TRACZ (Testing Robotic Application For Cathing in Zero-G) studenci sprawdzą, czy możliwe jest wykorzystanie chwytaka typu jamming gripper w mikrograwitacji i próżni.

Ta technologia nie ma jeszcze polskiej nazwy. Pomimo tego, że jest to nowa, „młoda technologia", jest już stosowana w przemyśle. Zawdzięcza to swojej dużo większej uniwersalności niż tradycyjne chwytaki, ponieważ dostosowuje się do kształtu przedmiotu. Równie dobrze może przenosić np. szkło czy jakieś elementy o bardzo skomplikowanej strukturze. W ogólnych zarysach jest to urządzenie składające się z membrany wypełnionej granulatem i działającej na zadzie manipulacji różnicą ciśnień. Napompowany balon dostosowuje swój kształt do przedmiotu, który ma być podniesiony. Następnie po wyssaniu powietrza granulat twardnieje, zaś membrana ściśle obejmuje przedmiot (zacieśnia się na nim), dzięki czemu można go przenieść.

Ponieważ tego typu chwytaki są mniej skomplikowane w budowie i obsłudze niż aktualnie używane w kosmosie narzędzia, pojawiły się już pomysły, aby przenieść tę technologię w przestrzeń kosmiczną. Studenci Politechniki Wrocławskiej postanowili sprawdzić, jak takie urządzenie funkcjonuje w momencie, gdy nie działa na nie siła ciążenia.

– Będziemy mogli zbadać np. jak w takiej sytuacji zachowa się granulat i czy chwyt będzie w ogóle wykonalny. W przyszłości tego typu chwytaki mogą znaleźć zastosowanie w różnego rodzaju autonomicznych i zdalnie sterowanych systemach – mówi Aleksander Gorgolewski, student Wydziału Mechaniczno-Energetycznego Politechniki Wrocławskiej i członek zespołu projektowego „Space is More".

Prace na projektem rozpoczęły się w połowie 2017 r. Obecnie pracuje nad nim 10 osób zrzeszonych w grupie „Space is More” oraz Kole Naukowym KoNaR Politechniki Wrocławskiej, w tym jedna z Uniwersytetu Wrocławskiego.

Teraz trwa ostatni etap fazy projektowej, a badacze przygotowują się do budowy prototypu. Według planów opracowywany przez nich element będzie się składał z prowadnicy, na której pionowo porusza się napędzanym silnikami elektrycznymi chwytak. Z kolei membrana będzie wypełniona granulatem – najprawdopodobniej kawą, która w tego typu konstrukcjach sprawdza się najlepiej, a sprężone powietrze do jej pompowania będzie pochodziło z zamontowanego niżej zbiornika. Dodatkowo zamontowany zostanie także zawór odsysający powietrze w próżnię.

Urządzenie będzie wykonane niemal w całości z aluminium, projekt zakłada także użycie specjalnych łączeń, które mają tłumić wibracje. – Najważniejszym pomiarem, który zamierzamy wykonać, będzie siła trzymania próbki. Po złapaniu jej chwytakiem, zaczynamy ciągnąć w dół mierząc przy tym siłę. Próg wyznaczyliśmy na 50 Niutonów, jeśli ta wartość zostanie przekroczona, to przerwiemy eksperyment, żeby go nie uszkodzić – tłumaczył Gorgolewski.
Aktualnie trwa ostatni etap fazy projektowej, a badacze przygotowują się do budowy prototypu, który powinien być gotowy do 18 czerwca br. Urządzenie będzie wykonane niemal w całości z aluminium. Projekt zakłada także użycie specjalnych łączeń, które mają tłumić wibracje. Jako granulat najprawdopodobniej zostanie użyta kawa.

Zespół pracujący nad projektem TRACZ powrócił niedawno z kosmodromu Esrange Space Center w szwedzkiej Kirunie, gdzie odbywało się tygodniowe szkolenie prowadzone przez ekspertów z ESA. Wzięło w nim udział 18 zespołów z całej Europy. Dokumentacja projektu przygotowana przez polski zespół została oceniona pozytywnie przez zespół 25 specjalistów z ESA. Wobec czego wrocławscy studenci są niemal pewni, że ich projekt znajdzie się na pokładzie jednej z dwóch rakiet, które w marcu 2019 r. zostaną wystrzelone w kosmos. Oprócz zespołu z Politechniki Wrocławskiej w Szwecji znaleźli się także przedstawiciele Politechniki Gdańskiej pracujący nad projektem „Hedgehog” oraz studenci z Politechniki Warszawskiej skupieni wokół projektu „Lustro”.

Program REXUS/BEXUS przeprowadzany jest w ramach dwustronnej umowy między Niemiecką Agencją Kosmiczną (DLR - Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt) oraz Szwedzką Agencją Kosmiczną (Rymdstyrelsen, SNSB - Swedish National Space Board) we współpracy z Europejską Agencją Kosmiczną. Zakłada on wyposażenie rakiety kosmicznej i gondoli balonu w aparatury badawcze przygotowane przez wybrane studenckie zespoły z całej Europy. W ten sposób ich członkowie dostają szansę na przeprowadzenie swoich eksperymentów na wysokości około 30 km (w przypadku balonu) i ponad 80 km nad ziemią (w przypadku rakiety).

Realizację projektu wrocławskich studentów umożliwia m.in. dofinansowanie Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego w ramach grantu „Najlepsi z najlepszych 2.0”.

Więcej informacji o projekcie można znaleźć na stronie Politechniki Wrocławskiej oraz na profilu zespołu na Facebooku.

Paweł Z. Grochowalski

Źródło: Politechnika Wrocławska

Zdjęcia: Politechnika Wrocławska, materiały własne Space is More;

 

Foto: Członkowie zespołu na szkoleniu w Esrange Space Center w szwedzkiej Kirunie (fot. materiały zespołu)