Pierwsza stratosferyczna misja PocketCube realizowana przez Politechnikę Rzeszowską

Studenci kierunku lotnictwo i kosmonautyka specjalności „awionika” Wydziału Budowy Maszyn i Lotnictwa wykonali pierwszego na Podkarpaciu modułowego satelitę w standardzie PocketCube.

Jego historia rozpoczęła się od idei wspólnej realizacji prac inżynierskich z celem wykonania takiego projektu. Opiekę merytoryczną nad projektami objęli prowadzący zajęcia dr inż. Józef Grzybowski, dr inż. Piotr Grzybowski i dr hab. inż. Damian Kordos, prof. PRz.

Przygotowania

W ramach prac powstało 11 projektów inżynierskich, które po osiemnastu miesiącach doprowadziły do wstępnej oceny systemu. Opracowano schematy elektryczne poszczególnych modułów, ich oprogramowanie, a także przeprowadzono testy działania na płytkach stykowych. Zachęceni pozytywnymi wynikami studenci podjęli studia magisterskie (również na specjalności „awionika”), a jedną z motywacji była chęć przetestowania satelity w stratosferze.

Studenci skoncentrowali się na budowie demonstratora technologii i przeprowadzeniu misji. Plan działania obejmował sprawdzenie satelity w warunkach zbliżonych do orbity LEO, testy transmisji danych oraz wykonanie zdjęć. Zagadnienia związane z budową systemu w zakresie planowania misji balonu stratosferycznego oraz testowania satelity zostały ściśle powiązane z treścią przedmiotów „technika cyfrowa w lotnictwie” prowadzona przez dr. inż. Józefa Grzybowskiego i dr. inż. Piotra Grzybowskiego (budowa demonstratora technologii) oraz „technika lotnicza i kosmiczna” prowadzona przez dr. hab. inż. Pawła Rzucidłę, prof. PRz i mgr. inż. Kamila Ziółkowskiego, doktoranta w Szkole Doktorskiej Politechniki Rzeszowskiej.

Nieprzespane noce, godziny debugowania, próby połączenia człowieka z sondą oscyloskopu, a także zmiany skórne wywołane przez lutownicę to tylko część przygód, jakich doświadczył zespół w trakcie realizacji projektu. Kolejne miesiące intensywnej pracy obejmowały m.in. wykonanie prototypowych modułów w technologii docelowej, opracowanie konstrukcji mechanicznej, testowanie komunikacji ze stacją naziemną, integrację satelity oraz przeprowadzenie testów środowiskowych. Aby zachęcić innych studentów do kontynuacji projektu, awionicy z Politechniki Rzeszowskiej w lutym 2024 r. założyli Koło Naukowe Area (area@prz.edu.pl), którego celem jest projektowanie systemów symulacyjnych i wbudowanych do zastosowań lotniczych i kosmicznych.

Z perspektywy przeprowadzenia misji kluczowa była współpraca z rzeszowskim startupem współfinansowanym przez Europejską Agencję Kosmiczną Supercluster sp. z o.o. (współfinansowanym przez Europejską Agencję Kosmiczną) specjalizującym się w innowacyjnych technologiach stratosferycznych. Firma ta podjęła się zintegrowania satelity z ładunkiem balonu i pokryła koszty związane z lotem do stratosfery.

Misja

20 czerwca 2024 r. z lądowiska Aeroklubu Ziemi Tarnowskiej wyruszyła pierwsza stratosferyczna misja PocketCube realizowana przez Politechnikę Rzeszowską. Z relacji świadków wynika, że przebieg misji wyglądał następująco: „Poranek 20 czerwca 2024 r., pogoda idealna, choć trochę wietrzna. Rozpoczyna się przygotowanie balonu do startu. Dokonywane są ostatnie pomiary masy ładunku, aby lot przebiegł zgodnie z przeprowadzoną symulacją. Podekscytowany zespół studentów Politechniki Rzeszowskiej, ostatecznie sprawdza działanie systemu, a opiekun naukowy dostarcza ładunek specjalny – zestaw 16 czterolistnych koniczynek i jednej pięciolistnej, które mają stać się ostatecznym dowodem na to, że ich znalezienie nie wymaga szczęścia, tylko spostrzegawczości. Wypuszczenie balonu o godzinie 10:00 rozpoczyna wielki pościg. Na bieżąco zbierane są informacje o pozycji balonu wraz z ładunkiem, a grupa pościgowa nieustannie śledzi sygnał radiowy. Co jakiś czas sygnał zanika, a wraz z nim zanika puls uczestników misji... Sygnał wraca, puls także... Balon wzbija się na 33 km i leci w linii prostej około 80 km, lądując w okolicach Jaślisk przy granicy ze Słowacją. Precyzja godna najlepszych grup badawczych, czy niebywałe szczęście? To pytanie historycy będą zadawać sobie jeszcze przez kilka godzin. Miejsce lądowania to gęste lasy Beskidu Niskiego. Zapora, która jeszcze nie tak dawno stanowiła strategiczną linię obrony i była świadkiem brutalnych walk toczonych na tym terenie w czasie I i II wojny światowej. Grupa pościgowa nie odpuszcza, przedziera się przez gęstwinę. Liczy się cel – odzyskanie ładunku. Niestety kontekst historyczny daje się we znaki... Miny nietęgie, zespół odnajduje rozbity ładunek. Mimo poszukiwań, grupa pościgowa nie znajduje w gęstwinie satelity, ale znajduje ładunek specjalny i kamerę będącą „naocznym świadkiem” tych dramatycznych zdarzeń, które jeszcze kilkanaście minut wcześniej rozgrywały się na granicy kosmosu. Ryzyko boreliozy roznoszonej przez krwiożercze kleszcze, powoduje wycofanie się zespołu i poświęcenie, w Noc Kupały, satelity na ołtarzu nauki.  O jego działaniu świadczą teraz już tylko zdjęcia i zapisy transmisji radiowej”.

Zdjęcia ze stratosferycznej misji PocketCube na stronie: https://w.prz.edu.pl