/nginx/o/2016/05/05/5342949t1hce5a.jpg)
Uskumatud tingimused, nagu tappev külm, kõrvetav kuumus, hävitav kiirgus ja lõhkuv vibratsioon – kõige sellega peavad arvestama teadlased, insenerid ning tehnikaüliõpilased, kes panevad just praegu kokku järgmisena orbiidile lennutatavat tudengisatelliiti.
Tallinna Tehnikaülikooli (TTÜ) juurde kuuluva innovatsiooni- ja ettevõtluskeskuse Mektory töötajate hinnangutest selgub, milliste tingimustega peab umbes nelja Rubiku kuubiku suurune satelliit kosmoses toime tulema.
Katsumused algavad juba seadme teekonnal orbiidile, mil sellele mõjuvad tohutud jõud. Õhkutõusul tekib nimelt tugev vibratsioon, kuna rakett peab saavutama orbiidil püsimiseks esimese kosmilise kiiruse, milleks on 7,9 km/s ehk ligikaudu 28 500 km/h.
Rappumine on tõesti suur ja satelliidile mõjub kiirendus on kuni 22 G-d, mis on võrdne 22 Maa raskuskiirendusega. Võrdluseks: tavainimene suudab taluda kuni 5 G-d, enne kui teadvuse kaotab, ning rohkema jaoks on vaja spetsiaalseid ülikondasid, et vereringe korralikult toimiks.
Tavaline auto suudab startimisel saavutada ainult 0,5 G-d ja sedagi vaid siis, kui gaas on põhja vajutatud.
Satelliidi mehaanika ja termorežiimi eest vastutava meeskonna juhendaja, TTÜ mehaanika ja tööstustehnika instituudi lektori Kaimo Sonki sõnul katsetatakse seetõttu kõigi satelliidi osade võimet neid raskusjõude taluda. «Satelliit pannakse vibratsioonistendile ning seda raputatakse erinevate sageduste ja kiirendustega,» rääkis ta.
Põletab ja külmetab
Kuna kosmoses valitseb vaakum ja puuduvad Maa atmosfäärile omased hapniku, lämmastiku ja muud sellised molekulid, mis võiksid soojust edasi kanda, ei ole vaakumil endal otseselt temperatuuri. Küll aga võib ekstreemselt kõikuda orbiidil olevate objektide temperatuur, sõltuvalt sellest, kas need on päikese käes või varjus.
/nginx/o/2016/05/05/5343023t1h1818.png)
Temperatuurid võivad varieeruda alates –40 °C varjus kuni +120 °C päikese käes. Ja need temperatuurid mõjuvad satelliidile samal ajal – päikesepoolne külg põletab ning varjus olev satelliidipool külmetab. Kuna atmosfääri ei ole, saab soojust ära juhtida ainult kiirgamise teel, mis on mitu korda ebatõhusam kui soojuse eraldamine tavatingimustes.
«Satelliidi sees olev elektroonika, eriti akud, on temperatuurile väga tundlikud,» lausus Sonk. «Kui temperatuur langeb liiga madalale, ei ole võimalik akusid enam laadida. Selle pärast on kasutatud mitmesuguseid nippe temperatuuri ühtlasemaks jaotamiseks. Näiteks kasutatakse satelliidi enda raami kui radiaatorit, mis temperatuuri ühtlustab.»
Kõige selle kõrval on satelliitidele suur katsumus kosmoses levinud kahjulikud kiirgused. Meie planeedil neelab selle kiirguse endasse atmosfäär, ent orbiidil olles on selle jaoks vaja eraldi kaitset.
Kosmiline kiirgus on kahjulik just elektroonikale ja päikesepaneelidele. Liiga kaua kiirguse käes olemine muudab detailid märkimisväärselt ebakindlamaks ja vähem tootlikuks.
TTÜ füüsikainstituudi dotsendi ja satelliidi energiasüsteemi meeskonna juhendaja Vladislav-Veniamin Pustõnski sõnul väheneb satelliitidel tavaliselt päikesepaneelide elektritootmine aastas kuni 10 protsenti, kuid satelliidiprojektid on avatud ka määramatusele.
Kiirgus on üks põhjuseid, miks pisikese satelliidi missioon ei kesta üldjuhul üle paari aasta. Kiirguse eest kaitsemiseks kasutab TTÜ Mektory satelliit alumiiniumplaate, mis suudavad suurema kiirguse ära varjestada.
«Lisaks kõigele sellele on alati võimalus, et väikene meteoriiditükk otsustab läbi satelliidi sõita ja endast suure augu järele jätta. See on paraku risk, mille peame võtma,» lisas Sonk.
Tehtud metalliprinteriga
Satelliidi valmistamiseks kasutatakse TTÜ mehaanikateaduskonna 3D-printereid. Sonk tõi näiteks satelliidi hinged, mille abil päikesepaneelid pärast orbiidile jõudmist avanevad.
«Need on valmistatud metalliprinteriga ja tehtud titaanist, vähendamaks nende massi. 3D-printeriga valmistatud plastikust korpused hoiavad startimise ajal paigal satelliidi akusid,» lisas ta.
Sonk tõi ka esile, et suurim eelis 3D-printerite kasutamisel võrreldes vanemate meetoditega on võimalus kiiresti erinevaid lahendusi välja töötada ja katsetada. Lisaks on printimine tunduvalt odavam: keerulisemate prinditud korpuste puhul võib sääst olla kuni tuhandekordne.
TTÜ juurde kuuluvas innovatsiooni- ja ettevõtluskeskuses Mektory 2014. aastal avatud kosmosekeskus veab satelliidiprogrammi, millega plaanitakse projekteerida, ehitada ja saata Maa orbiidile töökindel ja võimekas väikesatelliit ning selle abil teha orbiidil mitmesuguseid katseid.
Suurema töö teevad õppejõudude toel ära TTÜ tudengid, kuid programmi partneriteks oodatakse jätkuvalt Eesti tehnoloogiaettevõtteid. Kosmosekeskuse hinnangul aitab selline koostöö uue põlvkonna ambitsioonikate inseneride kujundamise kõrval näidata maailmale siinset võimekust luua kõrgtehnoloogiat.
Infokast
Tudengisatelliit
Hakkab pardal kandma kaht erinevat vaatluskaamerat, kaht erinevat sidemoodulit ja võimekat pardaarvutit, sel on lahtikäivad päikesepaneelid ja antennid ning laserdioodid optilise side pidamiseks Maaga. Suur maht on ka IT- ja programmeerimistöödel.
Projekt maksab kokku üle poole miljoni euro. Satelliit on plaanis kosmosesse lennutada 2018. aastal, kuid täpne kuupäev on praegu veel lahtine.
Allikas: TTÜ-Mektory
Kommentaar
/nginx/o/2016/04/14/5261855t1h7db4.jpg)
Mart Vihmand, TTÜ-Mektory satelliidiprogrammi juht
On äärmiselt oluline, et teadlased, tudengid ja reaalsed ettevõtted teevad kosmosetehnoloogia arendamisel ühiseid jõupingutusi, kuna väikeste missioonide kaudu hangitakse äärmiselt väärtuslikke kogemusi, mida raamatust ei saa, kuid mis on hädavajalikud tulevikus suurtel ja kogu inimkonna jaoks olulistel missioonidel osalemiseks. Tänased tudengid on homme lugupeetud teadurid ja insenerid ning ühel päeval juhivad suuri rahvusvahelisi ja planeetidevahelisi kosmoseprojekte.
Hetkel projekteerivad suured agentuurid ja erafirmad Marsile ja Kuule inimasustusi ning kosmoselaevu kaugetele kosmosereisidele. Kõik need insenerid on olnud tudengid ning kui kõigil neil oleks olnud võimalus juba ülikoolis õppides reaalsetes kosmoseprojektides osaleda, saaksime liinilennukiga Euroopast Austraaliasse lennata tunni ajaga ja turismifirmad müüksid nädalavahetuse spaapakette Kuule, kus hotellitoa internetiühendus on sama kiire ja mugav, kui praegu Eestis tavaks. Kogu kosmosetööstus pingutab, et sellised hüved ühel päeval inimkonnale kättesaadavad oleksid, ja sellepärast on tudengisatelliite väga vaja.
/nginx/o/2015/07/13/4276165t1hdc37.jpg)