Aerospace CanSat 2019

Celem naszego projektu jest przygotowanie małej sondy na zawody CanSat Competition United States. Jest to coroczny konkurs, organizowany przez American Astronautical Society oraz U.S. Naval Research Laboratory (pod patronatem NASA). Czterdzieści drużyn studenckich z całego świata będzie rywalizować podczas finału, który odbędzie się 14-16 czerwca 2019 w Texasie. Sonda musi spełnić szereg wymogów określonych w regulaminie – w tym roku głównym celem misji jest kontrola lotu i lądowanie z wykorzystaniem zjawiska autorotacji.

CanSat ma być złożony z dwóch części – ładunku naukowego i pojemnika, w którym będzie on przechowywany. Rakieta wyniesie CanSata na wysokość około 700 metrów, gdzie zostanie wypuszczony. Następnie rozpocznie on opadanie na spadochronie z prędkością bliską 20 m/s. Na wysokości 450 metrów zostanie wypuszczony ładunek naukowy, który dzięki zjawisku autorotacji zacznie swój lot ku ziemi z prędkością 10 – 15 m/s. W trakcie opadania ładunek powinien przekazywać do przygotowanej przez nas stacji naziemnej dane, takie jak: wysokość, temperatura, napięcie baterii zasilającej, pozycję GPS, wychylenie oraz szybkość obrotu śmigieł. Po wylądowaniu powinien uaktywnić się nadajnik umożliwiający znalezienie ładunku.

Najistotniejsze wytyczne, narzucone przez organizatorów:

• masa CanSata: 500 g,
• wymiary: 125 mm średnicy i 300 mm długości,
• zdolność konstrukcji do wytrzymania przeciążeń rzędu 30 G oraz skrajnie wysokich temperatur,
• ogniwa zasilające – możliwe do wymiany w czasie zaledwie jednej minuty, pozwalające także na nieprzerwaną pracę urządzenia przez co najmniej 2 godziny.

Nasz projekt w obecnej fazie zakłada wykorzystanie czterech łopat ze zmiennym kątem natarcia, w celu uzyskania optymalnego efektu autorotacji. Ponadto konstrukcja będzie zawierała serwomechanizm zwalniający blokadę i wypuszczający ładunek naukowy z pojemnika na odpowiedniej wysokości. Przygotowujemy również projekt elementu misji dodatkowej, jakim jest umieszczenie w ładunku naukowym stabilizowanej kamery skierowanej na północ, której celem jest nagranie przebiegu lotu.

Część elektroniczna CanSata podzielona jest na trzy podgrupy:

• Główny kontroler lotu – urządzenie kontrolujące szybkość opadania sondy oraz monitorujące podstawowe parametry (ciśnienie, przyspieszenie, lokalizacja),
• Kontroler kamery (gimbal) – część zadania dodatkowego. Pozwala na utrzymanie kamery w jednym kierunku po uprzednim jego ustaleniu,
• Stacja naziemna – aplikacja komputerowa, pozwalająca na wizualizację danych zebranych oraz przesłanych w trakcie misji z głównego kontrolera lotu.

Całość części elektronicznej wykonujemy samodzielnie, począwszy od projektu płytek drukowanych PCB, kończąc na oprogramowaniu urządzenia.