Polskie urządzenia kosmiczne w Układzie Słonecznym

Materiał powstał we współpracy z firmą Astronika

Zaangażowanie Polaków w eksplorację przestrzeni kosmicznej sięga dziesiątków lat. Najlepsze tradycje inżynierii kontynuuje założona w 2013 roku Astronika, wyspecjalizowana w konstruowaniu wysoce precyzyjnych, lekkich i kompaktowych instrumentów, które wspierają badania kosmosu. Do tej pory firma pozyskała ponad 25 projektów – zarówno komercyjnych, jak i naukowych – współpracując w tym zakresie z Europejską Agencją Kosmiczną (ESA) oraz dużymi integratorami systemów (LSI). Ta liczba stale rośnie; instrumenty Astroniki już dziś znajdują się w kosmosie, a inne dotrą tam w najbliższych latach. Jakie kierunek obiorą polskie technologie?

Niska orbita okołoziemska

Pracy w najbliższym otoczeniu kuli ziemskiej dedykowane są trzy projekty z portfolio Astroniki: wysięgnik magnetometru dla misji RadCube, Astro-Moduły realizowane w ramach programu Szybka Ścieżka Kosmiczna Narodowego Centrum Badań i Rozwoju oraz projekt DEAR rozwijany z Niemiecką Agencją Kosmiczną (DLR). Wszystkie będą wspierać działanie CubeSatów oraz małych i średnich satelitów.

Wysięgnik stworzony na potrzeby misji RadCube, którego zadaniem będzie wysunięcie magnetometru poza satelitę, składa się z rozwijanej do długości 80 cm rurki oraz mechanizmu jej rozkładania, a całość waży zaledwie 150 gramów. Urządzenie będzie uczestniczyć w misji demonstrującej wykorzystanie CubeSatów w badaniu pogody kosmicznej na orbicie okołoziemskiej.

Na satelitach krążących po orbicie Ziemi działać będą też Astro-Moduły. Projekt w 75 proc. sfinansowany jest z Funduszy Europejskich w ramach Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój i realizowany w ramach konkursu NCBR pt. Szybka Ścieżka – Technologie Kosmiczne. W jego ramach Astronika zaprojektowała zestaw trzech systemów: otwierania paneli słonecznych, separacyjny oraz wysięgnikowy. W przyszłości mają one umożliwić szybką i masową produkcję dostępnych od ręki małych satelitów, których waga nie przekroczy 500 kilogramów.

Naszym celem jest dostarczenie klientom gotowych, łatwo aplikowalnych rozwiązań, które inżynierowie będą mogli uwzględnić już na etapie projektowania swojego satelity, zamiast tworzyć je od zera. Docelowo, posiadając gotowy projekt, będziemy w stanie dostarczyć lotne systemy w niecały rok, a nawet w kilka miesięcy – wskazuje Michał Szwajewski, dyrektor Biura Rozwoju Projektów i Biznesu w Astronice.

Trzecim projektem satelitarnym w portfolio Astroniki jest będący w początkowej fazie rozwoju DEAR (DEployable 100W PV ARray for smallsats) – tworzony dla ESA we współpracy z Niemiecką Agencją Kosmiczną i firmą Azur Space. Projekt dotyczy rozwoju panelu słonecznego o mocy 100 W, który przed rozłożeniem zmieści się w objętości 1U CubeSatu, jednocześnie ważąc mniej niż 2 kilogramy. Astronika odpowiada za rozwój systemu rozkładania panelu słonecznego. Całość prac zakończy się na poziomie gotowości technologicznej 6. Wyzwaniem stojącym przed konstruktorami jest osiągnięcie bardzo wysokiej niezawodności panelu oraz nadanie projektowi możliwości skalowania do większych typów satelitów.

Księżyc

Technologie rozwijane przez Astronikę w nadchodzących latach znajdą też zastosowanie w misjach księżycowych. Wśród opracowywanych przez firmę instrumentów znajdują się między innymi system trzymania i zwalniania wiertła Luna-27 oraz Compactor.

Wiertło księżycowe pakietu PROSPECT docelowo ma przyczynić się do badania występowania substancji lotnych (takich jak woda) na powierzchni Księżyca i pod nią. Misja Luna-27 zbada też możliwości zastosowania księżycowego regolitu do wykorzystania go przez przyszłych astronautów.

W astronautycznych misjach księżycowych zostanie wykorzystany też nowy projekt Astroniki pod nazwą Compactor. Urządzenie, rozwijane jako część kampanii ESA Off-Earth Manufacturing and Construction, będzie służyć do konstrukcji lądowiska dla rakiety i drogi dla urządzeń jeżdżących na Księżycu. Znajdzie też zastosowanie w badaniach sejsmicznych Księżyca.

Compactor to nasz wkład w konstrukcję pierwszych budowli na powierzchni Księżyca. Prototyp posłuży nam do badania procesu zagęszczanie gruntu oraz wpływu obróbki termicznej księżycowego regolitu na budowę lądowiska lub drogi. Do tego celu posłuży nasze nowe laboratorium planetarne MoonYard, zaopatrzone w analogi regolitu księżycowego – wyjaśnia Gordon Wasilewski, kierownik projektu.

Asteroida Didymos

Astronika odpowiedzialna jest również za stworzenie czterech rozkładanych anten, które jako część urządzenia JuRa (Juventas Radar) polecą w pierwszej europejskiej misji skierowanej ku asteroidzie. Projekt HERA Europejskiej Agencji Kosmicznej pozwoli zbadać asteroidę Didymos, oraz skutki misji NASA DART, której celem jest uderzenie w Dimorphos – księżyc Didymos. W wyniku uderzenia misji w ten niewielki księżyc orbita ciała niebieskiego będzie po raz pierwszy sztucznie zmieniona przez człowieka.

Mars

W 2018 roku na powierzchni Marsa osiadł lądownik misji NASA InSight, na którego pokładzie znajdował się penetrator HP3, zwany marsjańskim Kretem. Zadaniem urządzenia, za którego konstrukcję odpowiadała przede wszystkim Astronika, było zagłębienie się pod powierzchnię marsjańskiego regolitu, by umożliwić pomiary przepływu temperatury pod powierzchnią planety. W ciągu dwóch lat pracy Kret zgromadził ważne dane na temat właściwości powierzchni Marsa, a także został pierwszym samobieżnym urządzeniem zagłębionym poza Ziemią. Warto też zaznaczyć, że mechanizm działał do samego końca, a jego czas operacyjny znacznie przewyższył ten, którego wymagała NASA.

Księżyce Jowisza

W 2022 roku w kierunku lodowych księżyców Jowisza – Ganimedesa, Kallisto i Europy – wyleci sonda misji ESA JUICE. Astronika zaprojektowała, zbudowała, przetestowała i dostarczyła lotne modele dwóch instrumentów, które wezmą w tej misji udział: wysięgnik LP-PWI – część instrumentu odpowiedzialnego za przeprowadzenie pomiarów potencjału plazmy w magnetosferze Jowisza, oraz system anten RWI, który przeprowadzi pomiary składników pola elektrycznego w jego otoczeniu. Obydwa instrumenty zostały już zamontowane na sondzie i oczekują na start, a dane będą gromadzić po długiej siedmioletniej podróży. Misja zbada istotne parametry systemu Jowisza oraz kompozycje jego lodowych księżyców, co pozwoli nam stwierdzić, czy obiekty te mają składniki niezbędne do rozwoju życia pozaziemskiego.

Polska flaga w kosmosie to korzyści na Ziemi

Realizacja przez polskie firmy, takie jak Astronika, szeroko zakrojonych i coraz bardziej ambitnych projektów to przede wszystkim lepsza pozycja na arenie międzynarodowej, przypływ kapitału z zagranicy i generowanie wysoko specjalistycznej kadry. Wspaniale, że możemy też „wbić" polską flagę w różnych zakątkach kosmosu. To nie tylko satysfakcjonujące dla nas, ale i inspirujące młodych ludzi do angażowania się w różne obszary nauki i techniki. Kosmos procentuje na każdym polu – podsumowuje Gordon Wasilewski.

Artykuł powstał w ramach dodatku promocyjno-informacyjnego Polska Kosmiczna.