Přežije cubesat Qarman průchod atmosférou?

Nejnovější evropský cubesat se s vakuem oběžné dráhy neseznámí po oddělení z rakety, ale po vypuštění z ISS. Cubesat Qarman bude mít na první pohled jednoduchý úkol – padat. Zatímco jiné družice se ze všech sil snaží zůstat na oběžné dráze a vzdorovat brzdícím účinkům atmosféry Země, Qarman nechá okolní prostředí dělat svou práci. Po několika měsících jej stále hustší vrstvy atmosféry přivedou k neodvratnému konci – vstupu do atmosféry. Zatímco v této fázi pro všechny cubesaty jejich mise končí, pro Qarman jeho hlavní úkol teprve čeká – bude totiž sbírat data o horkém vstupu do atmosféry.

Cubesat QARMAN je složen ze tří základních bloků a má otestovat tepelný štít pro cubesaty.

Cubesat QARMAN je složen ze tří základních bloků a má otestovat tepelný štít pro cubesaty.
Zdroj: http://www.esa.int

Správně bychom měli název tohoto cubesatu psát velkými písmeny, tedy QARMAN, jelikož se jedná o zkratku QubeSat for Aerothermodynamic Research and Measurements on Ablation, ale běžně se používá i verze s písmeny malými. Tento cubesat se na oběžnou dráhu dostal už 5. prosince loňského roku na palubě zásobovací lodi Dragon, která se následně spojila s Mezinárodní kosmickou stanicí. Posádka pak při vykládání nákladu přenesla na palubu stanice i tuto malou družici. Stejně jako všechny jiné cubesaty se i Quarman skládá ze standardizovaných kvádrů s hranou zhruba deset centimetrů. Tento konkrétní exemplář je tvořen třemi základními bloky, takže na délku měří 30 centimetrů.

Vypuštění cubesatu z ISS.

Vypuštění cubesatu z ISS.
Zdroj: https://www.esa.int/

Posádka následně tento cubesat usadila do vypouštěcího adaptéru společnosti Nanorack, který se stará o vypouštění cubesatů z útrob ISS do okolního prostoru. V průběhu příštího týdne (počínaje 17. únorem) by měl přijít další velký milník této mise. Americký astronaut Andrew Morgan uloží vypouštěcí adaptér do přechodové komory japonského modulu Kibó a po odčerpání atmosféry přijde ke slovu robotické rameno (Japanese Experimental Module Remote Manipulator System), které adaptér uchopí z vnější strany přechodové komory. Následně se zorientuje do vhodné pozice a Qarman bude uvolněn na svou cestu.

Cubesat Qarman se čtyřmi vyklopenými panely.

Cubesat Qarman se čtyřmi vyklopenými panely.
Zdroj: https://www.esa.int/

Od této chvíle to podle našich odhadů zabere zhruba šest měsíců, než vstoupí do atmosféry. Chceme zjistit i to, jak přesně dokážeme předvídat snižování dráhy cubesatu. Tato mise tedy může pomoci i pro studie spojené s kosmickou tříští,“ vysvětluje Olivier Chazot, vedoucí aeronautického a kosmického oddělení Von Kármánova institutu v Belgii. Toto mezinárodně financované středisko se špičkovým zaměřením na dynamiku tekutin, vyvinulo cubesat Qarman společně s odborníky z Evropské kosmické agentury. Abychom byli přesnější, šlo o specialisty z technologického střediska ESA, tedy z nizozemského ESTECu.

Čtveřice výklopných fotovoltaických panelů má nejen dodávat elektrickou energii pro palubní systémy, ale také zvýší odpor malého cubesatu vůči okolnímu prostředí, aby k Zemi klesal rychleji. „Poté, jakmile ve výšce zhruba 90 kilometrů začne proces vstupu do atmosféry, budou tyto panely udržovat cubesat ve stabilní orientaci a minimalizují jeho nekontrolovatelnou rotaci,“ vysvětluje Chazot a dodává: „Pro maximální stabilitu potřebujeme mít těžiště blízko přední části a aerodynamický střed zase v zadní části. Vyklopení těchto panelů posune aerodynamický střed dozadu. To pomůže zajistit, aby teplo mířilo na přední stranu cubesatu s čtvercovým průřezem vyrobenou z korku. Není to stejný materiál, jaký najdete ve špuntech šampaňského. V tomto případě jde o jeho speciální variantu, která plně vyhovuje očekávanému využití. Dodala jej portugalská společnost Amorim a používal se už v mnoha systémech tepelné ochrany.“

Tepelná ochrana z korku během testování.

Tepelná ochrana z korku během testování.
Zdroj: https://www.esa.int/

Když se korek zahřeje, tak nejprve nabobtná, následně zuhelnatí a teprve poté odpadne, přičemž s sebou odnáší nežádoucí teplo. Právě tento ablativní proces chtějí odborníci z týmu kolem cubesatu Qarman prozkoumat. „Ablace je prověřená a ozkoušená metoda tepelné ochrany, kterou použilo i evropské testovací zařízení IXV,“ připomíná Chazot a dodává: „S pomocí běžných termočlánků, tlakových senzorů a také spektrometru zabudovaného pod korkem v čele cubesatu  prověříme naše klasické chápání tohoto procesu vůči pozorované skutečnosti. Když se podíváme ven malou kamerou, budeme moci měřit spektra toku záření v rázové vlně i stopy emitované hořícím korkem.

Cubesat Qarman během předstartovní přípravy.

Cubesat Qarman během předstartovní přípravy.
Zdroj: https://www.esa.int/

Stabilita zajištěná pomocí fotovoltaických panelů a vpředu umístěného těžiště bude důležitá i pro odesílání naměřených údajů – ty zamíří k družicím komerční sítě Iridium. Dosavadní odhady hovoří o tom, že se data nasbíraná během dvacetiminutového průchodu atmosférou odešlou během tří až pěti minut. V útrobách cubesatu najdeme přístroje a elektroniku potaženou speciální vrstvou uhlíku a keramiky s dodatečnou aerogelovou izolací, aby bylo zajištěno, že tato životně důležitá část cubesatu neshoří. Se záchranou se ale nepočítá – to, co přečká průchod atmosférou, dopadne pravděpodobně do oceánu.

Zúčastnili jsme se mnoha programů ESA – ať už to byl IXV, chystaný znovupoužitelný Space Rider, nebo rakety Vega-C či Ariane 6,“ jmenuje Chazot a pokračuje: „Ale až doposud jsme se zaměřovali pouze na stránku modelování a experimentálních simulací. Tento druh zkoušek vám ale nemůže prozradit všechno, co byste chtěli vědět. Abychom opravdu prověřili naše výpočty a porozuměli podstatě probíhajících jevů, musíme skutečně do kosmického prostoru. Když jsme viděli program QB-50, tedy mezinárodní síť cubesatů, které provádí vědecký výzkum, napadlo nás tedy navrhnout si vlastní cubesat. Navrhli a postavili jsme celou misi. Nakoupili jsme potřebné díly a s expertízou nám pomohla technická a organizační podpora ESA. Po této misi by mohlo přijít i pokračování. Zajímalo by nás navržení zachranitelné „černé skříňky“, která by přečkala průchod atmosférou.

Zkoušky v plazmatickém tunelu.

Zkoušky v plazmatickém tunelu.
Zdroj: https://www.esa.int/

Přeloženo z:
https://www.esa.int/

Zdroje obrázků:
http://www.qarman.eu/images/slideshow/qarman_reentry.jpg
https://www.esa.int/…/CubeSat_deployment_from_ISS.jpg
https://www.esa.int/…/Qarman_with_side_panels_deployed.jpg
https://www.esa.int/…/21837979-1-eng-GB/Cork_vs._reentry.jpg
https://www.esa.int/…/Qarman_prepared_for_launch_to_ISS.jpg
https://www.esa.int/…/Plasma_wind_tunnel_testing.png

Kontaktujte autora článku - hlášení chyb a nepřesností, rady, či připomínky

Hlášení chyb a nepřesnostíClose

Prosím čekejte...
Níže můžete zanechat svůj komentář.

14 komentářů ke článku “Přežije cubesat Qarman průchod atmosférou?”

  1. Tomáš Kohout napsal:

    Super, Dugi, říkal jsem si, kdy už konečně Qarman poletí a jestli jsem ho už nepropásl. Vývoj asi nebyl jednoduchý. Ve 2015 to vypadalo, že start bude záležitostí pár měsíců. https://www.kosmonautix.cz/2015/06/navrat-cubesatu/

  2. Jiny Honza napsal:

    Cubesatům fandím, ale není to vypouštění z ISS tak trochu proti jejich smyslu? To fakt mají astronauti na nejdražším vědeckém výtvoru lidstva v historii dost času na vypouštění cubesatů?

    No nic, budu jim držet palce, aby to neshořelo a ještě víc, aby to pak nic netrefilo.

  3. Casso napsal:

    zaujimave riesenie.
    ak by sa ukazalo, ze cubesaty mozu byt dostatocne lahke a odolne na to, aby sa dokazali vratit na zem aj bez pouzitia motora na deorbitaciu, mohlo by to priniest nove moznosti vyskumu.

  4. ldx napsal:

    Hustý!
    Tepelný štít z korku, koho by to napadlo! Asi i cenově to bude úplně jinde, než nějaké speciální keramické destičky…

Zanechte komentář

Chcete-li přidat komentář, musíte se přihlásit.