Międzynarodowy projekt z udziałem naukowców z Olsztyna
Zespół dr. hab. inż. Jacka Katzera, prof. UWM z Katedry Inżynierii Budowlanej Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego, znalazł się w elitarnym gronie badaczy z Centrum Badań Kosmicznych PAN, Akademii Górniczo-Hutniczej oraz firmy Spacive, którzy przeprowadzą eksperymenty w trakcie 88. kampanii lotów parabolicznych Europejskiej Agencji Kosmicznej. Współorganizatorem misji jest francuska firma Novespace. Celem testów będzie sprawdzenie technologii wydobycia regolitu w warunkach zbliżonych do grawitacji księżycowej.
Loty paraboliczne – próba generalna przed eksploracją Księżyca
Kampania, zaplanowana na listopad, odbędzie się nad Oceanem Atlantyckim. Loty paraboliczne, w których samolot przez około 30 sekund porusza się po trajektorii swobodnego spadku, umożliwiają symulację zmniejszonej grawitacji – zbliżonej do tej, jaka panuje na Księżycu. W tych warunkach testowane będą mechaniczne interakcje między urządzeniami a symulantami regolitu.
Wydobycie regolitu – klucz do kosmicznej autonomii
Eksperymenty wpisują się w globalne dążenia do rozwijania koncepcji ISRU (In-Situ Resource Utilization), zakładającej wykorzystanie lokalnych zasobów na ciałach niebieskich. – ISRU obniża koszty misji i zwiększa ich niezależność od dostaw z Ziemi. Technologią tą zainteresowane są zarówno ESA, jak i NASA – tłumaczy dr hab. inż. Karol Seweryn z CBK PAN.
Projekt DIGGER i gotowość technologiczna urządzenia
Centrum Badań Kosmicznych PAN rozwija tę koncepcję w ramach projektu DIGGER. Kluczowym elementem jest opracowane urządzenie RCE (Rotary Clamshell Excavator) – mechaniczny próbnik regolitu, który osiągnął poziom gotowości TRL 6. Oznacza to, że przeszedł testy środowiskowe na Ziemi, ale nie był jeszcze badany w realnych warunkach zmniejszonej grawitacji – co właśnie umożliwią loty paraboliczne ESA.
PETER – zestaw eksperymentalny na pokładzie samolotu ESA
Na potrzeby misji stworzono zestaw badawczy PETER (Planetary Excavation Technology vERification system), który umożliwi cztery główne typy eksperymentów. W jego skład wchodzą: urządzenie RCE, komora do testu ścinania płytowego, bęben obrotowy do analizy kąta zsypu, symulanty regolitu AGK-2010 i JSC-1A oraz szczelna obudowa zabezpieczająca sprzęt i załogę. – Regolit zostanie umieszczony w przezroczystych pojemnikach i będzie resetowany po każdej paraboli, by zachować jego właściwości geotechniczne – wyjaśnia dr Seweryn.
Cele eksperymentów na orbicie nauki i inżynierii
Badania obejmą m.in. ocenę wydajności RCE w warunkach obniżonej grawitacji, pomiar mechanicznych właściwości regolitu, obserwację ruchu cząstek podczas interakcji z urządzeniem oraz porównanie wpływu różnych typów symulantów. Każdy eksperyment przybliży naukowców do zrozumienia, jak regolit zachowuje się poza Ziemią – dane te są kluczowe dla przyszłych misji budowlanych i wydobywczych na Księżycu.
Współpraca interdyscyplinarna i rola UWM
Projekt realizowany jest w ramach grantu NCN Sonata-Bis (DEC-2020/38/E/ST8/00527), którego kierownikiem jest dr hab. inż. Karol Seweryn. W eksperyment zaangażowane są trzy główne jednostki: zespół AGH pod kierownictwem dr hab. inż. Alberto Galliny (geotechnika), zespół UWM pod kierownictwem prof. Jacka Katzera (testy referencyjne w laboratoriach) oraz firma Spacive, która przygotowuje zestaw do lotu pod kątem inżynieryjnym.
Loty bez grawitacji – jak to wygląda w praktyce?
Prof. Katzer w rozmowie z „Wiadomościami Uniwersyteckimi” wyjaśnia, jak przebiega taki lot: – Samolot startuje nad Atlantykiem, osiąga wysokość 11–12 km, a następnie przez około 30 sekund gwałtownie opada, co symuluje mikrograwitację. Takich manewrów w trakcie jednego lotu jest kilka. ESA zapewniła nam aż cztery dni eksperymentów. Jeśli testy potoczą się zgodnie z założeniami, będzie to ogromny krok naprzód w naszych badaniach – komentuje naukowiec.
Znaczenie dla nauki i przyszłych misji kosmicznych
– Eksperymenty takie jak test ścinania czy pomiary kąta zsypu pozwolą na walidację modeli numerycznych zachowania regolitu w warunkach obniżonej grawitacji. Tego rodzaju dane są niedostępne na Ziemi, gdzie wszystko zakłóca wpływ ziemskiego przyciągania – tłumaczy dr Seweryn. Wyniki – obejmujące około stu eksperymentów – zostaną udostępnione społeczności naukowej i mogą znaleźć zastosowanie w planowaniu przyszłych misji załogowych, górniczych i inżynieryjnych na Księżycu i innych ciałach niebieskich.
[fot. UWM]
