Promoter: |
|
dr hab.inż. Paweł Pyrzanowski, prof.PW |
|
Supporting Promoter: |
|
|
|
Reviewers: |
|
|
prof. dr hab. inż. Piotr Wolański – PW prof. dr hab. inż. Tadeusz Uhl- AGH |
|
Dziedzina: |
|
Dyscyplina: |
|
Abstract:
Kometarna misji Rosetta zrodziła potrzebę opracowania nowatorskiego penetratora gruntu obiektów kosmicznych MUPUS. Zadaniem penetratora było wbicie się, za pomocą własnego napędu młotkowego, w warstwy podpowierzchniowe jądra komety na głębokość około 40cm i zbadanie właściwości fizycznych materiału kometarnego, określając jego temperaturę, przewodnictwo cieplne, strukturę (porowatość) i wytrzymałość.
W pracy przedstawiono rozwiązanie, poparte analizami i symulacjami komputerowymi, jak w warunkach niewielkich zasobów przeznaczonych na system napędowy penetratora (masa O,3kg, pobór mocy 2W) i pracy urządzenia w niezwykle ciężkich warunkach (próżnia, temperatura -160°C, mikro-grawitacja) zbudować niezawodnie działający penetrator kosmiczny. Opracowany scenariusz wbijania na komecie we współpracy z lądownikiem PHILAE i zastosowane rozwiązania konstrukcyjne pokazały, że możliwe jest skuteczne wbijanie się penetratora z własnym napędem młotkowym również w warunkach mikrograwitacji. Do tej pory żaden autopenetrator z tego typu napędem nie działał w relewantnych warunkach kosmicznych.
Autopenetrator wymagał obsługi i wspomagania, w związku z czym opracowano dodatkowy, złożony system mechaniczny zapewniający jego blokadę, zwolnienie i wysunięcie na odległość l m od lądownika, prowadzenie i wspomaganie wbijania oraz pomiar przyrostu zagłębienia. Przedstawiono wybrane rozwiązania własnych mechanizmów kosmicznych.
Praca urządzenia w warunkach próżni i w bardzo niskiej temperaturze wymagała wnikliwego doboru materiałów i powłok na współpracujące części mechanizmów. Przeprowadzono własne testy trybologiczne w komorze próżniowej z różnie skojarzonymi materiałami i powłokami. Wyniki testów pozwoliły na zastosowanie właściwych skojarzeń materiałowych w mechanizmach urządzenia.
Proces wbijania autopenetratora MUPUS na komecie, dzięki zastosowaniu pomiaru przyrostu zagłębienia, przyczyni się do zbadania właściwości mechanicznych warstw podpowierzchniowych jądra kometarnego. Dotąd przeprowadzono kalibracyjne testy wbijania w różne materiały i dokonano analizy metody pomiarowej, zwracając uwagę na jej uwarunkowania interpretacyjne.
Urządzenie MUPUS, składające się z autopenetratora i systemu wspomagającego (manipulatora), o łącznej masie 1,5kg, zostało zakwalifikowane na misję Rosetta po wykonaniu i pozytywnym przetestowaniu kilku modeli, z modelem lotnym włącznie, według procedur i standardów ESA.