5. marca 2024
straton

Projekt Straton – stratosférický klzák

Slovenský hydrometeorologický ústav, SHMÚ, posiela dvakrát denne na meteorologickom balóne do stratosféry sondu k zberu aerologických dát. Vo výške približne 30 kilometrov dôjde kvôli rozdielu tlakov k prasknutiu balóna a sonda voľným pádom padá k zemi. Asi tušíte, ako dopadne.

Nápadom k efektívnejšiemu zberu dát je vytvorenie návratového modulu, ktorý by dokázal takúto sondu bezpečne vrátiť na miesto určenia, vďaka čomu by mohla byť znovu použitá. Takýto spôsob prevádzky je aj nákladovo efektívny a aj ponúka nové výskumné vedecké možnosti.

Projekt Straton sa snaží vytvoriť práve takýto modul, ktorý dokáže aj operovať vo veľkých výškach, aj tesne pri zemi a teda aj pri veľmi rozdielnych teplotách, od -60 °C po +40°C. Taktiež musí operovať s prudkými zmenami rýchlosti letu, vzhľadom na skutočnosť, že rýchlosť vetra môže dosahovať v extrémoch až 400 kilometrov za hodinu. Na druhú stranu, musí byť schopný letu pri nižších rýchlostiach či bezvetrí. Akoby nestačilo, model musí spĺňať základné parametre limitované legislatívou, ktorá povoľuje použije záťaže maximálne 4 kilogramy – vrátane meracích inštrumentov. Len samotný meteorologický balón váži, spolu s plynom, približne 2 kilogramy, takže návratový modul by mal vážiť najviac toľko.

Pri vypustení balóna môže dôjsť k uneseniu vetrom, čo spôsobuje, že celková vzdialenosť od miesta vypustenia k miestu prasknutia balóna môže dosahovať až 150 kilometrov. Tento fakt spôsobuje ďalšie limitácie pri komunikačnom spojení zem-modul. Vzhľadom na pohyb modulu v oblastiach letovej prevádzky je tiež potrebné, aby takýto systém dokázal komunikovať s okolitými lietadlami a tým zabezpečiť maximálnu bezpečnosť leteckej prevádzky.

Tým riešiteľov projektu Straton pozostáva zo zamestnancov a študentov Žilinskej univerzity v Žiline, konkrétne katedry leteckej dopravy, ktorá poskytuje vybavenie a priestory pre potrebný výskum a experimenty. Projekt je rozdelený na viacero menších cieľov, ako vytvorenie aerodynamicky efektívneho modelu vo virtuálnom rozhraní, 3D tlač v zmenšenej mierke a následne testovanie v miestnom veternom tuneli, následne testovanie modelu v mierke 1:1 vo veternom tuneli vo Švédsku, experimenty spojené s testovaním elektronických zariadení v klimatickej komore, vytvorenie anténneho systému pre sledovanie a komunikáciu s modulom a množstvo ďalších. Roboty ako na module!

Pracujeme s modelom bez pohonu, ktorý bude k riadeniu využívať iba aerodynamické kormidlá. Vzhľadom na skutočnosť, že pri letovej výške 30 kilometrov je atmosféra veľmi riedka, prvotné kilometre bude modul padať voľným pádom a tým naberie aj vysokú rýchlosť, postupne však spomalí. Stratosférický klzák bude schopný odosielať svoje údaje o polohe do pozemnej stanice a zároveň vyhodnocovať údaje tak, aby napríklad nenarazil do kopca.

V súčasnosti je projekt v pokročilej fáze, kedy boli vykonané základné experimenty v simulačných programoch, experimenty vo veterných tuneloch, testy pre správny výber elektronických komponentov na základe zmien teploty v klimatickej komore, prvé skúšky komunikačného spojenia a ďalšie menšie úkony. V najbližších týždňoch dôjde k overeniu funkčnosti anténneho systému na vzdialenosť približne 60 kilometrov. Tiež sa začne so stavbou modelu s motorovým pohonom pre testy spojené s aerodynamikou, pristávaním, testovaním spojenia a podobne.

Projekt si stanovil cieľ dokončiť stratosférický klzák do konca septembra. Ako to už býva pri riešení projektov, trúfalé plány narážajú na realitu. S prekážkami sa nám však darí vysporiadavať a tak veríme, že harmonogram dodržíme. Takýto návratový modul má totiž potenciál šetriť nemalé finančné náklady spojené s kúpou aerologických sond. Podľa súčasného postupu je možné predpokladať prvý experimentálny test modulu na prelome júna a júla – držte nám palce!

[Ing. Pavol Pecho PhD. a Ing. Patrik Veľký]

PS: Táto technológia má potenciál aj pre vesmírny výskum, o tom však viac niekedy nabudúce.

Pridaj komentár