Per raccogliere detriti spaziali

Compito: "Raccolta" di detriti spaziali
Come "raccogliere" e smaltire queste parti è già oggetto di discussione nella ricerca spaziale. Ma prima bisogna sapere come si muovono nello spazio.

Questa domanda è al centro del progetto UB-Space, fondato da sei studenti di diverse discipline presso l'Università di Brema. La responsabile del team Maren Hülsmann: "Finora, due moduli sono stati in grado di agganciarsi quando comunicavano tra loro. Tuttavia, i detriti spaziali sono cosiddetti "oggetti non cooperativi" che un veicolo spaziale deve riconoscere, avvicinare e

afferrare". Ciò richiede complessi calcoli matematici - Maren Hülsmann e la sua collega del team Amina Zaghdane studiano tecnomatematica - ma è anche necessario raccogliere valori di riferimento e dati di prova. Ed è proprio questo il compito di UB-Space.

Nello spazio con il razzo sonda
Il fatto che sei studenti stiano conducendo un esperimento spaziale molto reale e complesso è merito del programma tedesco-svedese REXUS/BEXUS. L'abbreviazione sta per "Rocket Experiments for University Students" o "Balloon Experiments for University Students". I team di studenti possono presentare compiti di ricerca al programma. Una giuria esamina le proposte e in ogni round di progetto, quattro team ricevono, in parole povere, una sezione di un razzo in cui collocare la loro configurazione di ricerca. I quattro moduli sono alloggiati in un razzo sonda che viene lanciato nello spazio una volta all'anno dal centro spaziale di Kiruna, nella Svezia
 
settentrionale. L'idea alla base di UB-Space: il modulo del razzo rilascia un corpo di prova nella termosfera e utilizza sensori e diverse telecamere per registrare la posizione e il movimento di questa "unità in caduta libera". Maren Hülsmann: "Riceviamo dati di immagini e posizione dal movimento reale dell'FFU nello spazio. Finora, c'erano solo simulazioni del movimento dei componenti nello spazio". Anche in questo caso, l'analisi

dell'esperimento richiede calcoli complessi, poiché ogni razzo ruota costantemente attorno al proprio asse per compensare gli squilibri.

Progettazione per condizioni ambientali speciali
Nei dodici mesi precedenti al lancio del razzo, i team di progetto sono molto impegnati. In UB-Space, questo è particolarmente vero per Oliver Dorn, che studia ingegneria navale e progetta la meccanica del modulo. Si applicano restrizioni specifiche per lo spazio: "Il consumo di energia è limitato dal sistema, così come il peso e lo spazio di installazione, e l'attrito dell'aria genera temperature fino a 200 °C". In queste condizioni, come si progetta l'azionamento che trasporta il corpo di prova fuori dal razzo? È diventato subito chiaro che prima sarebbe saltato via un flap nel razzo. Quindi è stata estesa un'unità contenente la "Free Falling Unit". Lars Flemnitz, studente di ingegneria elettrica e interruttore di prossimità del progetto UB-Space: "Abbiamo testato diversi sistemi di propulsione. Due azionamenti a vite utilizzati in parallelo hanno funzionato meglio qui".

Azionamento e staffa dal programma igus®
Gli azionamenti del mandrino provengono dal programma drylin® di igus®. I mandrini in acciaio inossidabile coprono un percorso di estensione di 150 millimetri. Sono azionati da un motore passo-passo NEMA 11, che funziona con una coppia elevata e una bassa velocità di 3 cm/s. Il supporto in cui si trova l'FFU è fissato a una madrevite, che è stata stampata dal tribo-filamento iglidur® J260. Questo è uno dei sei filamenti diversi per la stampa 3D offerti da igus®. Ciò che hanno tutti in comune è che sono ottimizzati per attrito e usura e che parti speciali per prototipi o piccole serie possono essere prodotte rapidamente e a costi contenuti, anche con geometrie complicate. UB-Space ha anche fornito altri componenti per la staffa da igus®.
 
Un componente appena visibile proviene anche dal kit di costruzione igus®, che è di fondamentale importanza in questo caso. Oliver Dorn: "Il corpo di prova (FFU) poggia in un supporto che è fissato con Tribo-Tape.

è foderato." Questa pellicola scorrevole in iglidur® con coefficienti di attrito molto bassi è relativamente nuova nel programma igus®. Garantisce che l'unità scivoli fuori dal supporto e si allontani dal razzo dopo che il flap si è aperto e l'azionamento si è esteso.

Test complessi prima del lancio

Ciascuno degli esperimenti REXUS deve essere sottoposto alle stesse complesse procedure di test e approvazione che sono consuetudinarie nei viaggi spaziali commerciali e scientifici in conformità con gli standard ESA. Ad esempio, il modulo del razzo di UB-Space ha appena completato test di vibrazione e accelerazione con 12 g su tre assi.
 
Lo sforzo richiesto è comprensibile, poiché non ci sono voli di prova o prototipi nei viaggi spaziali: l'esperimento deve avere successo nel primo e unico volo. Tuttavia, il team di UB-Space è ottimista ed è incoraggiato dagli ingegneri di prova professionisti che supportano costantemente il progetto.

Inutile dire che il razzo REXUS con l'esperimento UB-Space non diventerà detriti spaziali. Dopo un volo parabolico con un apice a un'altitudine di 90 chilometri, che lo porta oltre i tre strati dell'atmosfera e nella termosfera, il razzo atterra di nuovo nella Svezia settentrionale. I dati raccolti da UB-Space durante il tragitto saranno poi analizzati.

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