Để thu thập các mảnh vỡ không gian

Nhiệm vụ: "Thu thập" mảnh vỡ không gian
Cách "thu thập" và xử lý những mảnh vỡ này đã được thảo luận trong nghiên cứu không gian. Nhưng trước tiên, bạn phải biết các mảnh vỡ di chuyển như thế nào trong không gian.

Câu hỏi này là trọng tâm của dự án UB-Space, được thành lập bởi sáu sinh viên đến từ các chuyên ngành khác nhau tại Đại học Bremen. Trưởng nhóm Maren Hülsmann: "Cho đến nay, hai mô-đun đã có thể ghép nối khi chúng giao tiếp với nhau. Tuy nhiên, rác vũ trụ được gọi là 'vật thể không hợp tác' mà tàu vũ trụ phải nhận ra, tiếp cận và thu thập."

Điều này đòi hỏi các phép tính toán học phức tạp - Maren Hülsmann và đồng nghiệp Amina Zaghdane đang nghiên cứu về công nghệ toán học - nhưng bạn cũng cần thu thập các giá trị tham chiếu và dữ liệu thử nghiệm. Và đó chính xác là nhiệm vụ của UB-Space.

Vào không gian với tên lửa thăm dò
Thực tế là sáu sinh viên đang tiến hành một thí nghiệm không gian rất thực tế và phức tạp là nhờ chương trình REXUS/BEXUS của Đức-Thụy Điển. Từ viết tắt này có nghĩa là "Thí nghiệm tên lửa cho sinh viên đại học" hoặc "Thí nghiệm khinh khí cầu cho sinh viên đại học". Các nhóm sinh viên có thể gửi nhiệm vụ nghiên cứu cho chương trình. Một ban giám khảo sẽ xem xét các đề xuất và trong mỗi vòng dự án, bốn nhóm sẽ nhận được - nói một cách đơn giản - một phần của tên lửa để đặt thiết lập nghiên cứu của họ. Bốn mô-đun được đặt trong một tên lửa thăm dò được phóng vào không gian một lần một năm từ trung tâm vũ trụ Kiruna ở miền bắc Thụy Điển.
 
Ý tưởng đằng sau UB-Space: mô-đun tên lửa thả một vật thể thử nghiệm vào tầng nhiệt và sử dụng các cảm biến và một số camera để ghi lại vị trí và chuyển động của "đơn vị rơi tự do" này. Maren Hülsmann: "Chúng tôi nhận được dữ liệu hình ảnh và vị trí từ chuyển động thực tế của FFU trong không gian. Cho đến nay, chỉ có các mô phỏng về chuyển động của các thành phần trong không gian."

Các tính toán phức tạp một lần nữa được yêu cầu khi phân tích thí nghiệm, vì mỗi tên lửa liên tục quay quanh trục của nó để bù đắp cho sự mất cân bằng.

Thiết kế cho các điều kiện môi trường đặc biệt
Trong mười hai tháng trước khi phóng tên lửa, các nhóm dự án rất bận rộn. Tại UB-Space, điều này đặc biệt đúng với Oliver Dorn, người đang học kỹ thuật hàng hải và thiết kế cơ chế của mô-đun. Các hạn chế cụ thể về không gian được áp dụng: "Hệ thống giới hạn mức tiêu thụ năng lượng, cũng như trọng lượng và không gian lắp đặt, và ma sát không khí tạo ra nhiệt độ lên tới 200 °C." Trong những điều kiện này, làm thế nào để thiết kế ổ đĩa vận chuyển vật thể thử nghiệm ra khỏi tên lửa? Rõ ràng là một cánh trong tên lửa sẽ bị thổi bay trước. Sau đó, một đơn vị chứa "Đơn vị rơi tự do" được mở rộng. Lars Flemnitz, sinh viên kỹ thuật điện và công tắc tiệm cận của dự án UB-Space: "Chúng tôi đã thử nghiệm một số hệ thống đẩy. Hai ổ trục vít được sử dụng song song hoạt động tốt nhất ở đây."

Truyền động và giá đỡ từ chương trình igus ®
Truyền động trục chính đến từ chương trình drylin ® từ igus ® Các trục chính bằng thép không gỉ bao phủ một đường dẫn mở rộng 150 mm. Chúng được truyền động bởi động cơ bước NEMA 11, hoạt động ở mô-men xoắn cao và tốc độ thấp 3 cm/giây. Giá đỡ mà FFU nằm được gắn vào một đai ốc vít me, được in từ sợi tribo-filament iglidur ® J260. Đây là một trong tổng số sáu sợi khác nhau để in 3D mà igus ® cung cấp. Điểm chung của tất cả chúng là chúng được tối ưu hóa cho ma sát và mài mòn và các bộ phận đặc biệt cho nguyên mẫu hoặc loạt nhỏ có thể được sản xuất nhanh chóng và tiết kiệm chi phí, ngay cả với hình học phức tạp. UB-Space cũng lấy các thành phần khác cho giá đỡ từ igus ®
 
Một thành phần hầu như không nhìn thấy được cũng đến từ bộ dụng cụ xây dựng igus ® , có tầm quan trọng rất lớn ở đây. Oliver Dorn: "Thân máy thử nghiệm (FFU) được đặt trong giá đỡ được cố định bằng Tribo-Tape.

được lót." Lớp màng trượt này làm bằng iglidur ® với hệ số ma sát rất thấp tương đối mới trong chương trình igus ® Nó đảm bảo rằng bộ phận trượt ra khỏi giá đỡ và di chuyển ra xa tên lửa sau khi cánh mở ra và bộ truyền động mở rộng.

Các thử nghiệm phức tạp trước khi ra mắt

Mỗi thí nghiệm REXUS đều phải trải qua cùng một quy trình thử nghiệm và phê duyệt phức tạp vốn thường thấy trong du hành vũ trụ thương mại và khoa học theo tiêu chuẩn của ESA. Ví dụ, mô-đun tên lửa từ UB-Space vừa hoàn thành các thử nghiệm rung động và gia tốc với 12 g trên ba trục.
 
Nỗ lực liên quan là điều dễ hiểu, vì không có chuyến bay thử nghiệm hoặc nguyên mẫu nào trong du hành vũ trụ: Thí nghiệm phải thành công ngay từ chuyến bay đầu tiên và duy nhất. Tuy nhiên, nhóm UB-Space rất lạc quan và được các kỹ sư thử nghiệm chuyên nghiệp liên tục hỗ trợ dự án khuyến khích.

Không cần phải nói rằng tên lửa REXUS với thí nghiệm UB-Space sẽ không trở thành rác vũ trụ. Sau chuyến bay parabol với đỉnh ở độ cao 90 km, đưa nó vượt qua ba lớp khí quyển và vào tầng nhiệt, tên lửa hạ cánh trở lại miền bắc Thụy Điển. Dữ liệu do UB-Space thu thập trên đường bay sau đó sẽ được phân tích.