Průkopnické technologie ESA pro výzkum planet

Tomáš Hála, 15. srpna 2005

Je to už více než rok, co ESA spustila program ITI (Innovation Triangle Initiative), který si klade za cíl urychlit a zefektivnit cestu vývoje nových technologií pro výzkum vesmíru. Za první rok fungování bylo v tomto programu 138 projektů zaregistrováno, 92 ohodnoceno a 18 schváleno k realizaci. V současné době se v rámci ITI pracuje již na 27 projektech a my si představíme první dvě nové technologie, které z tohoto programu vzešly.

Innovation Triangle Initiative

ITI se snaží urychlit a zjednodušit komunikaci mezi třemi základními účastníky vývoje nových technologií:

• zákazníkem, který technologie využívá,
• vývojářem, který technologie realizuje,
• a vynálezcem, který technologie vymýšlí.

Dále nabízí peněžní dotace a technickou pomoc, kdy jednotliví členové trojúhelníku mohou své koncepty diskutovat s předními odborníky ESA. Dotace se poskytují zákazníkům na hledání možností inovací ve stávajících produktech, procesech či službách, vynálezcům za jakýkoliv nápad na inovaci využitelnou ve vesmírném programu a vývojářům na demonstraci proveditelnosti nápadu na modelu a ověření v laboratorních podmínkách.

Pojďme si nyní přiblížit zmíněné technologie, které již v rámci ITI vznikly.

Inteligentní textilie pro realizaci rozměrných struktur

Italská firma Grado Zero Espace navrhla v rámci ITI myšlenku vytvoření „inteligentní“ textilie, která bude při vynášení na oběžnou dráhu srolována v nákladovém prostoru rakety a po uvolnění do prostoru se na základě „elektrického“ impulzu rozvine do tvaru, který jí byl dán na Zemi před startem a ve kterém by se do nákladového prostoru nikdy nevešla. Takový materiál velice usnadní konstrukce rozměrných zařízení, jako jsou solární panely, antény či připravované sluneční plachetnice. Sluneční plachetnice, které nám umožní urychlovat sondy na zatím nedosažitelné rychlosti, potřebují svými plachtami pokrýt řádově desítky tisíc čtverečních metrů. A právě k takovým účelům byly pevné, ale přitom velice lehké inteligentní textilie vymyšleny.

Nanokompozitní inteligentní textilie
Zdroj: ESA

Spolupráce tří firem (britské The Cavendish Laboratory of Cambridge University, italské Grado Zero Espace a španělské NTE), přinesla kandidáta na požadovaný materiál – nemagnetický elastický nanokompozit, který vykazuje nebývalé schopnosti elektromechanicky podněcované změny tvaru. Nemagnetický elastický nanokompozit se připravuje nanesením karbonových nanovláken na kaučukovou matici tak, že vlákna zarovnáme do předem definovaného směru. Díky zarovnání vláken vykazuje materiál v tomto směru odlišné vlastnosti a působením vnějšího elektrického pole se vlákna snaží přeorientovat, čímž způsobí změnu tvaru celého kaučukového kompozitu. Toto chování bylo úspěšně předvedeno v laboratořích na prototypu membrány takového materiálu.

Vrtání ve vesmíru

Druhý ITI projekt se zabývá výzkumem půdních vrtaček pro sbírání vzorků hornin na cizích planetách. Analyzování těchto vzorků nám umožňuje lépe porozumět historii ostatních planet (a měsíců) naší sluneční soustavy a historii formování soustavy jako takové. D'Appolonia z Itálie navrhl zcela novou vrtačku s velice kompaktní převodovkou využívající kolísající osu otáčení (viz animace) navrženou Italskou firmou STAM, která se specializuje na flexibilní mechanické průmyslově vyráběné systémy. Tyto dvě společnosti se daly dohromady s Německým Institutem pro vesmírné simulace (DLR), který vyvinul vrtačku použitou na přistávacím modulu Beagle evropské sondy Mars Express.

Převodovka s kolísající osou otáčení
Zdroj: ESA

Tito tři partneři zkombinovali své zkušenosti, aby vyvinuli kompaktnější, lehčí a spolehlivější vrtačku, neboť pro průzkum planet je klíčové, aby použité systémy fungovaly samostatně a nevyžadovaly údržbu. Snížení váhy a zmenšení zařízení přináší finanční úspory při vynášení sond na jejich cestu vesmírem. Vrtačka na přistávacím modulu Beagle používala čtyři motory s více než dvaceti vnitřními převody, aby dosáhla převodního poměru 1:280. Nově vyvinutá vrtačka dosahuje převodního poměru 1:10 až 1:3000 pomocí jednodušších a lehčích motorů. Nový výzkum firmy STAM umožňuje při použití dvoupovrchové konfigurace hmotnost samotné převodovky snížit ještě více.

Je vidět, že program ITI již přináší první ovoce a byl to od ESA krok správným směrem, který nám usnadní práci při poznávání vesmíru. Nechme se překvapit, jaké další technologie přinese.

Bonus: Animace „CLUSTER II u magnetopauzy“

Cluster II je jeden z nejvýznamnějších projektů ESA současnosti. Jde o čtveřici družic, která startovala po dvojicích v roce 2000 na palubě ruské lodi Sojuz. Družice letí ve formaci čtyřstěnu, na palubě mají identické přístroje a zkoumají magnetosféru Země. Jde o první pokus, jak provádět prostorová měření. Zaznamenávají se informace o teplotě plazmatu, koncentraci částic a magnetické pole. V prvním klipu vidíte družice Cluster na hranici magnetopauzy. Některé družice Clusteru zasahují do oblasti magnetického pole, jiné již ne. Současně vidíme vlny na hranici magnetopauzy. Připomeňme, že první pokus o vynesení čtveřice družic Cluster v roce 1996 ztroskotal. Nosná raketa Ariane explodovala krátce po startu a všechny čtyři družice byly zničeny. Explozi nosné rakety 4. 6. 1996 vidíme na druhém klipu. Zdroj: ESA.

Odkazy