PW-Sat jest pierwszym polskim satelitąstudenckim klasy CubeSat. Zadaniem PW-Sat będzie zbadanie procesu spalania satelitów w atmosferze, co w przyszłości może posłużyć do niszczenia kosmicznych odpadków. Źródło: YouTube / animacja: Paweł Sańczyk, PW-Sat

Warszawa – 27 stycznia 2012

PW-Sat jest pierwszym polskim satelitą studenckim klasy CubeSat.

Powstał z inicjatywy studentów Politechniki Warszawskiej (stąd „PW” w nazwie), zrzeszonych w Studenckim Kole Astronautycznym i Studenckim Kole Inżynierii Kosmicznej.

Wieża wyrzutni rakiety nośnej Vega w centrum kosmicznym ESA nieopodal miasta Kourou w Gujanie Francuskiej w północno-wschodniej części Ameryki Południowej, nad Oceanem Atlantyckim. Źródło: YouTube / ESA

Finalne prace konstrukcyjne zostały zrealizowane przy współpracy z Centrum Badań Kosmicznych PAN.

Projekt rozpoczął się w 2005 roku, gdy grupa studentów zdecydowała o podjęciu niecodziennego wyzwania – zaprojektowania i zbudowania od podstaw całego satelity.

Wieża z rakietą nośną Vega w końcowym etapie montażu, w centrum kosmicznym ESA nieopodal miasta Kourou w Gujanie Francuskiej. Źródło: YouTube / ESA

Zdecydowano, że satelita będzie obiektem typu CubeSat, a jego misja przetestuje technikę deorbitacji oraz innowacyjne fotoogniwa.

PW-Sat trafi na orbitę wraz z innymi CubeSatami, na pokładzie europejskiej rakiety nośnej Vega.

Rakieta nośna Vega na platformie startowej w centrum kosmicznym ESA nieopodal miasta Kourou w Gujanie Francuskiej. Źródło: YouTube / ESA

Start rakiety nośnej Vega z 9. satelitami typu CubeSat, wśród nich PW-Sat, odbędzie się z centrum kosmicznego ESA nieopodal miasta Kourou w Gujanie Francuskiej położonej w północno-wschodniej części Ameryki Południowej, nad Oceanem Atlantyckim.

Wizualizacja umieszczenia na orbicie okołoziemskiej PW-Sat. Źródło: YouTube / animacja: Paweł Sańczyk, PW-Sat

Głównym zadaniem PW-Sata będzie przetestowanie systemu deorbitacji, tj. "skrócenia życia" satelity poprzez spalenie go w atmosferze.

Takie rozwiązanie w przyszłości może służyć do niszczenia "kosmicznych śmieci".

Wizualizacja umieszczenia na orbicie okołoziemskiej PW-Sat. Źródło: YouTube / animacja: Paweł Sańczyk, PW-Sat

W opracowaniu i budowie tego satelity pracowali studenci z dwóch kół naukowych - Studenckiego Koła Astronautycznego (Wydział MEiL) oraz Studenckiego Koła Inżynierii Kosmicznej (Wydział EiTI).

Wizualizacja umieszczenia na orbicie okołoziemskiej PW-Sat. Źródło: YouTube / animacja: Paweł Sańczyk, PW-Sat

Opiekunem naukowym projektu był od początku prof. dr hab. inż. Piotr Wolański z wydziału MEiL.

Główny cel projektu to edukacja studentów w zakresie przygotowania, budowy i wykorzystania sztucznych satelitów Ziemi.

Wizualizacja umieszczenia na orbicie okołoziemskiej PW-Sat. Źródło: YouTube / animacja: Paweł Sańczyk, PW-Sat

Do celów szczegółowych należą:

• Testowanie systemu rozwijania elastycznych baterii słonecznych nowej generacji.

• Badanie możliwości przyspieszenia deorbitacji satelity z pomocą rozwijanej struktury, która zwiększy opór i spowoduje jego szybsze zejście z orbity.

• Testowanie systemu łączności z satelitą między innymi przez Politechnikę Warszawską, Akademię Morską w Gdyni oraz Centrum Astronomiczne im. Mikołaja Kopernika PAN.

Wizualizacja rozsunięcia się podzespołów badawczych PW-Sat na orbicie okołoziemskiej. Źródło: YouTube / animacja: Paweł Sańczyk, PW-Sat

Najbardziej aktywnymi studentami, którzy brali udział w programie budowy PW-Sat byli:
Kamil Bobrowski, Andrzej Cichocki, Marcin Dobrowolski, Rafał Graczyk, Marcin Iwiński, Adam Kostrzewa, Jan Kostrzewa, Michał Kurowski, Marcin Stolarski, Tomasz Szewczyk, Maciej Urbanowicz – Studencki koordynator projektu oraz Grzegorz Woźniak.


Czym jest CubeSat?

CubeSat to projekt kierowany przez California Polytechnic State University (CalPoly).

Jego głównym celem jest ułatwienie studentom z całego świata dostępu do kosmosu.

Wizualizacja rozsunięcia się podzespołów badawczych PW-Sat na orbicie okołoziemskiej. Źródło: YouTube / animacja: Paweł Sańczyk, PW-Sat

Najważniejszym ograniczeniem dla studentów są koszty podsystemów satelitarnych oraz koszty samego wystrzelenia ładunku na orbitę.

CalPoly zaproponowała by redukować je poprzez seryjną produkcję niektórych podzespołów oraz wykorzystanie elementów dostępnych komercyjnie na rynku.

Wizualizacja rozsunięcia się podzespołów badawczych PW-Sat na orbicie okołoziemskiej. Źródło: YouTube / animacja: Paweł Sańczyk, PW-Sat

Dodatkowo satelity powinny być niewielkie, tak, by w czasie jednego startu rakiety nośnej umieścić na jej pokładzie kilka satelitów.

Powstały ogólne wytyczne, według których typowy satelita klasy CubeSat powinien być sześcianem (ang. cube) o wymiarach 100x100x113 mm i masie nie przekraczającej 1330 g.

Praca podzespołów badawczych PW-Sat na orbicie okołoziemskiej. Źródło: YouTube / animacja: Paweł Sańczyk, PW-Sat

Satelity tej wielkości nazywane są pikosatelitami.

Zarówno w czasie startu, jak i pracy na orbicie, nie mogą od niego oddzielać się żadne elementy.

Praca podzespołów badawczych PW-Sat na orbicie okołoziemskiej. Źródło: YouTube / animacja: Paweł Sańczyk, PW-Sat

Zakazana jest również wszelkiego rodzaju pirotechnika (CubeSaty nie posiadają silników manewrowych) czy wykorzystanie niebezpiecznych materiałów.

Specyfikacja CubeSat narzuca bardzo ogólne ramy dla konstruktorów, pozostawiając pełną swobodę co do charakteru misji i zasadniczego ładunku satelity.

Wchodzenie w atmosferę ziemską i spalanie podzespołów badawczych PW-Sat. Źródło: YouTube / animacja: Paweł Sańczyk, PW-Sat

W skrajnych przypadkach możliwe jest zmontowanie satelity w całości z prefabrykowanych elementów, ale również samodzielne wykonanie go od podstaw przez dany zespół.

Analiza procesu spalania satelity badawczego PW-Sat w atmosferze ziemskiej. Źródło: YouTube / animacja: Paweł Sańczyk, PW-Sat

W większości przypadków cześć elementów jest kupowana, natomiast samodzielnie tworzony jest ładunek użyteczny – najważniejszy i będący kwintesencją całej misji.

Właśnie w taki sposób powstał PW-Sat.


Co kryje w sobie PW-Sat?

Bez względu na to czy wymiary satelity sięgają centymetrów czy dziesiątków metrów, musi on zawierać systemy pozwalające na zasilanie satelity, komunikację z Ziemią i funkcjonowanie ładunku użytecznego.

Projekt pierwszego polskiego satelity studenckiego PW-Sat Źródło: YouTube / Maciej Urbanowicz

• Struktura – aluminiowy szkielet, do którego przymocowane są wszystkie elementy. Zapewnia właściwe położenie elementów w czasie startu rakiety nośnej, zabezpieczając podsystemy przed uszkodzeniem mechanicznym. Jednocześnie odgrywa ważną rolę w stabilizacji termalnej satelity. Jeśli jakiś podsystem wydziela dużo ciepła, jest ono przekazywane elementom struktury, cechującej się dużą pojemnością cieplną. Ze szkieletu nadmiar ciepła jest wypromieniowywany w przestrzeń kosmiczną. Wygląd niektórych elementów szkieletu wymusza specyfikacja CubeSat – są to cztery krawędzie sześcianu. W czasie umieszczania satelity na orbicie krawędzie te stykają się ze specjalnym kontenerem (tzw. P-POD), z którego PW-Sat będzie uwalniany

Projekt pierwszego polskiego satelity studenckiego PW-Sat Źródło: YouTube / Maciej Urbanowicz

• Zasilanie – PW-Sat jest w całości zasilany energią słoneczną, zamienianą na prąd elektryczny w ośmiu fotoogniwach, umieszczonych na ścianach satelity. Fotoogniwa jednej ściany zapewnią prąd o mocy minimum 2 W. Prąd zostanie częściowo zużyty do ładowania akumulatora litowo-jonowego, co zapewni zasilanie w czasie, gdy satelita znajdzie się w cieniu Ziemi. Sprawność fotoogniw sięga około 27%. PW-Sat wyposażony będzie również w dodatkowe ogniwa, eksperymentalne, zamontowane na ogonie – te ogniwa nie będą podłączone do sytemu zasilania satelity, są wyłącznie częścią eksperymentu.

Projekt pierwszego polskiego satelity studenckiego PW-Sat Źródło: YouTube / Maciej Urbanowicz

• Komunikacja – niezbędna do przesyłania przez satelitę danych na Ziemię oraz odbierania komend ze stacji naziemnej. System komunikacji PW-Sata składa się z dwóch modułów: komunikacyjnego oraz antenowego. Moduł antenowy zawiera w sobie cztery anteny taśmowe, każda o długości 55 cm. W czasie startu anteny będą zwinięte i rozłożą się dopiero pół godziny po oddzieleniu satelity od rakiety nośnej. Proces rozkładania anten potrwa nie dłużej niż 3 sekundy. Łączność będzie realizowana na częstotliwościach 435,032 MHz (uplink; do satelity) i 145,902 MHz (downlink; z satelity).

Projekt pierwszego polskiego satelity studenckiego PW-Sat Źródło: YouTube / Maciej Urbanowicz

• Ładunek użyteczny – kilka tygodni po oddzieleniu PW-Sata od rakiety nośnej, na komendę z Ziemi satelita rozłoży strukturę nazywaną ogonem. Jest to ponad metrowa sprężyna o przekroju kwadratu, której każdy z czterech boków został pokryty elastycznymi fotoogniwami. W czasie startu ogon będzie złożony we wnętrzu satelity. Więcej informacji o eksperymentach PW-Sat znajdziesz podstronie „Eksperymenty”.

Projekt pierwszego polskiego satelity studenckiego PW-Sat Źródło: YouTube / Maciej Urbanowicz

• Stabilizacja – PW-Sat nie posiada żadnego systemu stabilizacji. O jego orientacji oraz prędkości rotacji będzie można wnioskować na podstawie pracy fotoogniw.

Montaż pierwszego polskiego satelity studenckiego PW-Sat Źródło: Politechnika Warszawska / foto Andrzej Kotarba

• Komputer pokładowy – odpowiada za zarządzanie pracą całego satelity. Poprzez system telekomunikacji odbiera z Ziemi komendy i przekazuje ich wykonanie do innych podsystemów. Jednocześnie zbiera informacje np. o temperaturze, buforuje je i przygotowuje do przesłania do naziemnej stacji odbiorczej w czasie sesji komunikacyjnej. Głównym układem zarządzającym komputera jest 8-bitowy mikrokontroler. Oprogramowanie jest rozwijane w języku C.

Montaż pierwszego polskiego satelity studenckiego PW-Sat Źródło: Politechnika Warszawska / foto Andrzej Kotarba

• Inne podsystemy – Pw-Sat wyposażony będzie również w specjalny port dostępu (Access Point), umożliwiający monitorowanie pracy podzespołów satelity w czasie, gdy będzie on już w kontenerze P-POD.

Zespół studentów Politechniki Warszawskiej przy pracy nad projektem polskiego satelity studenckiego PW-Sat. Źródło: Politechnika Warszawska / foto Andrzej Kotarba

Wywiad z prof. dr hab. inż. Piotrem Wolańskim i Maciejem Urbanowiczem

http://www.pw.edu.pl/Uczelnia/Multimedia/Audio/Wywiady/Wywiad-z-prof.-dr-hab.-inz.-Piotrem-Wolanskim-i-Maciejem-Urbanowiczem  



Źródło: Politechnika Warszawska

http://www.pw.edu.pl/


Video
PW-Sat - the first Polish satellite

http://www.youtube.com/watch?v=dfz0gybSGtc&feature  


Video
PW-Sat - coming soon...

http://www.youtube.com/watch?v=Bm-vD46foXk&feature  


Video
Vega dry-run (time-lapse)

http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=3V37_obZjrg  


Video
PW-Sat: exploded view

http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=SkjlGX9lNCQ  


Video
PW-Sat - pierwszy polski satelita studencki poleci w kosmos

http://www.youtube.com/watch?v=-DiCw0gs3j8&feature  


Video
PW-Sat

http://www.youtube.com/watch?v=Ga90-xktGsk&feature  



ASTROMAN Magazine - 2012.01.02

Astrium to acquire majority stake in Space Engineering

http://www.astroman.com.pl/index.php?mod=magazine&a=read&id=1136  


ASTROMAN Magazine - 2011.06.05

Polski łazik marsjański MAGMA2 najlepszy na świecie

http://www.astroman.com.pl/index.php?mod=magazine&a=read&id=989  


ASTROMAN Magazine - 2011.04.30

NASA Awards $2.5 Billion Services Contract to HP

http://www.astroman.com.pl/index.php?mod=magazine&a=read&id=960  


ASTROMAN Magazine - 2011.02.19

Astrium sends the ATV Johannes Kepler on its way to the International Space Station

http://www.astroman.com.pl/index.php?mod=magazine&a=read&id=897  


ASTROMAN Magazine - 2011.01.23

Japanese Cargo Ship Heads for the International Space Station

http://www.astroman.com.pl/index.php?mod=magazine&a=read&id=895  


ASTROMAN Magazine - 2011.01.07

A New Type of Launch Vehicle: A Rocket with Artificial Intelligence

http://www.astroman.com.pl/index.php?mod=magazine&a=read&id=872  


ASTROMAN Magazine - 2010.11.20

IAA is hosted on its 50th anniversary by Arianespace

http://www.astroman.com.pl/index.php?mod=magazine&a=read&id=846  


ASTROMAN Magazine - 2010.07.01

NEC Satellite Systems. HAYABUSA's seven-year journey in space

http://www.astroman.com.pl/index.php?mod=magazine&a=read&id=753  


ASTROMAN Magazine - 2010.01.24

Rover Gives NASA an "Opportunity" to View Interior of Mars

http://www.astroman.com.pl/index.php?mod=magazine&a=read&id=650  


ASTROMAN Magazine - 2010.01.10

Polskie satelity zbadają w kosmosie najgorętsze gwiazdy

http://www.astroman.com.pl/index.php?mod=magazine&a=read&id=637  


ASTROMAN Magazine - 2010.01.09

OHB and SSTL selected for the construction of 14 Galileo navigation satellites

http://www.astroman.com.pl/index.php?mod=magazine&a=read&id=636  


ASTROMAN Magazine - 2010.01.09

British company SSTL wins key role in Europe's Galileo programme

http://www.astroman.com.pl/index.php?mod=magazine&a=read&id=635  


ASTROMAN Magazine - 2009.07.11

Instytut Problemów Jądrowych dołączył do japońskiego programu badań kosmicznych

http://www.astroman.com.pl/index.php?mod=magazine&a=read&id=538  


ASTROMAN Magazine - 2009.05.13

Herschel and Planck launcher at launch pad

http://www.astroman.com.pl/index.php?mod=magazine&a=read&id=496