Przejdź do treści

Orbitalne serwisowanie satelitów w CBK PAN

Dr inż. Tomasz Rybus

W styczniu br. w Centrum Badań Kosmicznych PAN rozpoczęła się realizacja nowego projektu związanego z tematyką orbitalnego serwisowania satelitów pt. „Opracowanie i walidacja układu sterowania manipulatora satelitarnego”. Projekt jest finansowany przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w ramach X edycji programu LIDER.

Celem programu LIDER jest poszerzenie kompetencji młodych naukowców w samodzielnym planowaniu, zarządzaniu oraz kierowaniu własnymi zespołami badawczymi, podczas realizacji projektów naukowych, których wyniki mogą być wdrożone w gospodarce. Na kierownika projektu został wybrany dr inż. Tomasz Rybus, który w 2016 r. obronił doktorat pt. „Sterowanie manipulatorem satelitarnym podczas manewru przechwytywania satelity i stabilizacji jego ruchu”. W pracach nad manipulatorem satelitarnym uczestniczy także dziewięciu pracowników Laboratorium Mechatroniki i Robotyki Satelitarnej CBK PAN.

Często zdarza się, że komercyjne satelity ulegają różnym awariom przed upływem planowanego czasu ich użytkowania lub nawet krótko po wyniesieniu ich na orbitę. Eksperci przewidują, że w następnej dekadzie rozwinie się rynek usług orbitalnego serwisowania satelitów. Aktualnie największe firmy działające w branży kosmicznej prowadzą prace nad bezzałogowymi satelitami serwisowymi, które mogłyby być wykorzystywane do naprawiania, tankowania oraz przenoszenia na inne orbity satelitów komercyjnych oraz do przechwytywania i usuwania z orbity kosmicznych śmieci. Najważniejszym i najtrudniejszym etapem planowanych misji serwisowych jest manewr przechwycenia satelity na orbicie. Można to wykonać za pomocą manipulatora zamontowanego na satelicie serwisowym. Ze względu na krótki czas trwania manewru przechwycenia układ sterowania manipulatora musi działać w trybie autonomicznym.

Celem nowego projektu CBK PAN jest opracowanie i walidacja układu sterowania manipulatora satelitarnego używanego do przechwytywania satelitów. W układzie sterowania zastosowane zostaną nowatorskie rozwiązania, m.in. wykorzystujące nowe algorytmy, opracowane już przed dr inż. Tomasza Rybusa, pozwalające na zaplanowanie i realizację bezkolizyjnej trajektorii manipulatora (m.in. metoda Obstacle Vector Field). Ponadto zostanie zbudowany model matematyczny przegubu manipulatora satelitarnego w oparciu o dane z badań laboratoryjnych pary kinematycznej manipulatora WMS Lemur, która obecnie jest rozwijana i komercjalizowana w ramach współpracy CBK PAN z jedną z firm działających w branży kosmicznej. Walidacja opracowanego układu sterowania przeprowadzona zostanie z wykorzystaniem symulacji numerycznych oraz podczas kampanii testowej na dostępnym w CBK PAN specjalnym stanowisku, wykorzystującym płaskie łożyska powietrzne do symulowania warunków mikrograwitacji. Na zakończenie projektu planowane jest osiągnięcie piątego poziomu gotowości technologicznej, który wymaga zweryfikowania komponentów danej technologii w środowisku zbliżonym do rzeczywistego oraz ich integracji z rzeczywistymi elementami wspomagającymi. Ostatnim etapem będzie ocena możliwości wdrożenia opracowywanego układu sterowania.

Projekt „Opracowanie i walidacja układu sterowania manipulatora satelitarnego” otrzymał dofinansowanie w wysokości 1 214 125 PLN od Narodowego Centrum Badań i Rozwoju na podstawie umowy nr LIDER/19/0117/L-10/18/NCBR/2019.

Źródło: CBK PAN, X Edycja Programu LIDER