01:47 17 Styczeń 2018
Warszawa-3°C
Moskwa-8°C
Na żywo
    Satelita Tomsk-TPU-120

    Pierwszy na świecie satelita wydrukowany na drukarce 3D

    © Zdjęcie: Tomsk Polytechnic University
    Świat
    Krótki link
    Nie samą ropą i gazem Rosja żyje... (8)
    0 210

    Ekskluzywny wywiad agencji Sputnik z Aleksiejem Jakowlewem, dyrektorem Instytutu Fizyki Wysokich Technologii Tomskiego Uniwersytetu Politechnicznego (TPU).

     — Na czym polegają główne funkcje satelity Tomsk-TPU-120? Na czym polega jego różnica w porównaniu do analogicznych satelitów?

    Satelita Tomsk-TPU-120 został stworzony w celu obróbki nowych technologii projektowania małych aparatów kosmicznych z uwzględnieniem specyficznych warunków przestrzeni kosmicznej i skoncentrował w sobie wieloletnie doświadczenie Tomskiego Uniwersytetu Politechnicznego i IFPM Syberyjskiego Oddziału Rosyjskiej Akademii Nauk w dziedzinie materiałów kosmicznych. 

    Po raz pierwszy na świecie korpus satelity został przygotowany przy użyciu wielopoziomowego dyamicznego modelowania i addytywnych technologii produkcji małych aparatów kosmicznych. 

    Przy starcie rakiety z kosmodromu aparaty kosmiczne i ich ładunek są poddane poważnym obciążeniom wibracynym, które mogą prowadzić do zniszczenia. Dlatego projektowanie i opracowanie takich konstrukcji powinno być prowadzone przy uwzględnieniu dynamicznych obciążeń w procesie eksploatacji wyrobu. W ten sposób, dynamicznym modelowaniem nazywa się matematyczne opisanie zmiany stanu kostrukcji w dynamice przy wibracyjnym oraz innego rodzaju obciążeniu. 

    We wspólnym projekcie Tomskiego Uniwersytetu Politechnicznego i IFPM Syberyjskiego Oddziału Rosyjskiej Akademii Nauk zostało zastosowane wielopoziomowe podejście, przy którym w modelu uwzgędniane są zarówno elementy konstrukcji, jak i wewnętrzna struktura materiału. Następnie odporność materiału określa się przy uwzględnieniu dynamiki zmiany zachowania detali i struktury materiałów, z których się składają. Tym sposobem, już na etapie cyfrowego projektowania konstruktor może przeprowadzać wirtualne testy, maksymalnie zbliżone do rzeczywistości, co po raz pierwszy zostało dokonane w centrum badań perspektywicznych „Wielopoziomowe dynamiczne modelowanie materiałów i konstrukcji” Tomskiego Uniwersytetu Politechnicznego. 

    Satelita Tomsk-TPU-120
    © Zdjęcie: TPU
    Satelita Tomsk-TPU-120

    Nowoczesne materiały z wielopoziomową strukturą (kompozyty) wymagają nowych podejść do produkcji wyrobów na ich bazie. Stałe komplikowanie konstrukcji czyni niemożliwym przygotowanie detali tradycyjnymi metodami. Na zmianę przychodzą im addytywne technologie, kiedy ich stworzenie odbywa się poprzez warstwowe wyrabianie materiału. To pozwala otrzymać wyroby z niezbędną strukturą wewnętrzą. W ten sposób, znajduje się równowagę pomiędzy niezbędną wytrzymałością i jednoczesną lekkością końcowego produktu.  

    Satelita Tomsk-TPU-120 to pierwszy rosyjski aparat kosmiczny, który został wyprodukowany na drukarce 3D przy uwzględnieniu wyników wielopoziomowego modelowania dynamicznego. Połączenie tych technologii pozwoli znacznie skrócić czas na opracowanie i liczbę testów, znaleźć nowe rozwiązania materiałowe oraz konstruktorskie, a także obniżyć koszt realizacji projektu. 

    Nie bez znaczenia jest przygotowanie kadr. Studenci współuczestniczą przy opracowaniu i budowie małych aparatów kosmicznych. Tym samym jeszcze w okresie nauki otrzymują oni nie tylko wiedzę teoretyczną, ale i praktyczne umiejętności, co czyni absolwentów unikalnymi i pożądanymi na rynku specjalistami.  

     — Jak technologia wyrobu (druk na drukarce 3D) może wpłynąć na działanie aparatu?

    Wprowadzenie na orbitę każdego kilograma ładunku to dość duży koszt. Jednocześnie, aby zachować całość wyrobu i konstrukcji podczas wznoszenia rakiety trzeba stosować węzły o zwiększonej wytrzymałości.  Dynamiczne modelowanie w połączeniu z nowymi technologiami produkcji, którymi jest druk 3D pozwala na wielorotnie zmniejszenie wagi produktu i zachowanie jego wytrzymałości i odporności na wibracje. 

     — Jeśli aparat pokazuje dobre rezultaty, to czy możliwa jest seryjna produkcja takich satelitów, na przykład na bazie Tomskiego Uniwersytetu Politechnicznego? Jakie satelity w takim wypadku będą najbardziej pożądane?

    Dany eksperyment jest dopiero pierwszym etapem długiej pracy nad opracowaniem i stworzeniem małych aparatów kosmicznych różnego przeznaczenia. Między innymi chodzi o stworzenie na orbicie zgrupowań satelitów, rozwiązujących wiele aktualnych zadań, potrzebnych w rolnictwie, monitoringu pożarów leśnych, obserwacji klimatu, poszukiwaniu zasobów naturalnych i wielu innych dziedzinach. 

    - Wiosną 2016 roku aparat został dostarczony na pokład Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Z czym związane jest prawie roczne oczekiwanie na wprowadzenie go na orbitę? Jakie badania były prowadzone z aparatem podczas jego przebywania na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej?

    Start satelity Tomskiego Uniwersytetu Politechnicznego mają przeprowadzić rosyjscy kosmonauci z powierzchni zewnętrznej Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Wyjście w otwarty kosmos kosmonautów to trudna i droga procedura, do której trzeba się starannie przygotować, realizując wiele zadań związanych z eksperymentami, remontem lub modernizacją samej Stacji. Kolejne wyjście załogi Stacji w otwarty kosmos wstępnie zaplanowano na na lipiec 2017 roku. Właśnie wówczas satelita będzie skierowany w swobodny lot. 

    Bez wątpienia, podczas długiego pobytu na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej konieczne jest przeprowadzenie szeregu procedur w celu podtrzymania działania systemów pokładowych satelity. Trzeba zapewnić co najmniej kilka cyklów ładowania akumulatorów, sprawdzić przekaz informacji głosowych i telemetrii. 

    Eksperymenty z aparatem kosmicznym przeprowadza się nie tylko na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, ale i na Ziemi. Podczas zaplanowanych seansów łączności, kiedy kosmonauci podłączali satelitę do anten pokłądowych Stacji, Centrum Kierowania Lotów Tomskiego Uniwersytetu Politechnicznego opracowywało warianty otrzymania informacji na Ziemi, koordynacji pracy z Centrum Zarządzania Lotami Roskosmosu. 

    Wielu amatorów krótkofalarstwa na całym świecie przechwyciło sygnał z satelity na swoich radiostacjach i opublikowało je w Internecie. 

     

     — Ile czasu Tomsk-TPU-120 będzie znajdować się na orbicie i co się z nim stanie później? 

    Po uruchomieniu czas eksploatacji satelity wyniesie 4-6 miesięcy. W tym czasie jego orbita będzie stale się obniżać, w rezultacie aparat wejdzie w pilotowane warstwy atmosfery i spali się. 

     — Czy jeszcze gdzieś na świecie są inne satelity wydrukowane na drukarce 3D? Czy planuje się wymianę technologii z innymi państwami, szczególnie należącymi do BRICS? 

    Wyniesionych w kosmos, a tym bardziej znajdujących się na orbicie tego typu aparatów nie ma na pewno. W USA prowadzone są prace nad stworzeniem kubsatów, które można wydrukować na drukarce 3D bezpośrednio na pokładzie stacji kosmicznej. Ale trzeba odnotować, że i my nie pozostajemy w tyle. W listopadzie nasze wspólne z IFPM Oddziału Syberyjskiego Rosyjskiej Akademii Nauk zgłoszenie do stworzenia drukarki 3D do druku w warunkach nieważkości zostało zatwierdzone przez Naukowo-Techniczną Radę Koordynacyjną Roskosmosu w zakresie programów naukowych i badań stosowanych oraz eksperymentów na pilotowanych komleksach kosmicznych. Podjęto decyzję o wprowadzeniu eksperymentu kosmicznego „druk 3D” do Długofalowego Programu badań naukowych i stosowanych oraz ekspermentów planowanych w rosyjskim segmencie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Przeprowadzenie eksperymentu planuje się na koniec 2018 roku. 

    Tomski Uniwersytet Politechniczny jest otwarty na współpracę w dziedzinie projektowania, produkcji i startu satelitów naukowych i cywilnych ze wszystkimi zainteresowanymi organizacjami z Rosji i zagranicy. Ponadto, zapraszamy do współpracy rosyjskich i zagranicznych młodych specjalistów z możliwością podjęcia nauki w programach magisterskich „Addytywne technologie tworzenia wyrobów z materiałów nanokompozycyjnych” i „Technologie Materiałów Kosmicznych”. Dla pracowników przedsiębiorstw jesteśmy gotowi zaproponować program podwyższenia kwalifikacji w danych dziedzinach.  

    Tematy:
    Nie samą ropą i gazem Rosja żyje... (8)

    Zobacz również:

    Media: rosyjscy naukowcy chcą zamienić kosmonautów w cyborgów
    Rosyjscy kosmonauci wyhodują w kosmosie paprykę
    Start załogowego statku kosmicznego Sojuz MS-02 z kosmodromu Bajkonur
    „Roskosmos” ogłosił konkurs na stworzenie robotów do prac w kosmosie
    „Roskosmos” pokazał, co widzą kosmonauci podczas lądowania w kapsule
    Tagi:
    satelita, kosmos, Satelita Tomsk-TPU-120, Nie tylko ropa i gaz, Tomski Uniwersytet Politechniczny, Rosyjska Akademia Nauk (RAN), Aleksiej Jakowlew, Rosja
    Standardy społecznościDyskusja
    Komentarz przez FacebookKomentarz przez Sputnik
    • Komentarz