Bepiločius aparatus ir palydovus kuria jaunimas

ruosiama startui raketa

Pirmąkart 2013 metais šalyje Lietuvos kosmoso asociacija pakvietė jaunimą dalyvauti kosminių technologijų kūryboje. Buvo surengtas mokomųjų palydovų CanSat, raketų ir bepiločių orlaivių konkursas. Geriausi šalies kosminių technologijų kūrėjai bei jų kūriniai išrinkti Ignalinos aerodrome liepos 6 dieną.

Justina Mikeliūnaitė

Palydovai ir bepiločiai aparatai kilo iš lietuviško raketodromo

ruosiama startui raketa
Jaunimą į konkursą sukvietė Lietuvos kosmoso asociacija, Kosmoso mokslo ir technologijų institutas (KMTI), UAB „Pakilimo takas“, Lietuvos etnokosmologijos muziejus. Varžybos skirtos S. Dariaus ir S. Girėno skrydžio per Atlantą 80-mečiui paminėti. Liepos 6 dieną Ignalinos aerodrome dalyviai pademonstravo per pusmetį sukonstruotų savo palydovų ir bepiločių orlaivių galimybes finaliniuose skrydžiuose. Pasak organizatorių, tokie renginiai ir juose pristatomos technologijos priartina kosmosą arčiau mūsų.
Ignalinos aerodromas, kurį valdo UAB „Pakilimo takas“, yra išskirtinė zona Lietuvoje, skirta raketų paleidimui iki 22 kilometrų aukščio 20 kilometrų spinduliu. Pirmąkart šalyje surengtas mokomųjų palydovų CanSat, raketų ir bepiločių orlaivių konkursas raketodromui tapo išbandymu, tačiau šis įrodė, kad yra tinkamas saugiai leisti raketas.

Finaliniai startai

raketos startas
Finalinių startų metu mokomųjų palydovų CanSat konkurso dalyvių palydovai buvo leidžiami iš raketų į 1000 m aukštį. Palydovai turėjo saugiai nusileisti ant žemės ir įrašyti skrydžio informaciją, kurią komandos vėliau apdorojo. Be privalomų užduočių galėjo atlikti ir papildomas, pavyzdžiui, skrydžio metu perduoti duomenis ir vaizdus arba saugiai paskraidinti žalią vištos kiaušinį. Kitoje rungtyje besivaržę bepiločiai orlaiviai turėjo pasiekti 150-200 m aukštį, nuskristi reikiamą atstumą, aptikti horizontalius ir vertikalius taikinius, nuskaityti informaciją, įrašyti skrydžio duomenis ir saugiai nusileisti. Visa skrydžių metu gauta informacija buvo pateikta vertinimo komisijai.
Bepiločių orlaivių kategorijoje varžėsi šešios komandos, tik pusei jų pavyko sėkmingai pakilti, o visas užduotis įvykdė viena komanda. Mokomųjų palydovų CanSat kategorijoje rungėsi septynios komandos.
pasiruosimas startui raketos
Jaunuosius mokslininkus vertino komisija, kurią sudarė Kauno technologijos universiteto Transporto inžinerijos katedros prof. Algimantas Fedaravičius, Lietuvos kariuomenės oro pajėgų, oro gynybos bataliono operacijų skyriaus viršininkas kpt. Ovidijus Pilitauskas, Ūkio ministerijos Inovacijų ir žinių visuomenės departamento inovacijų politikos skyriaus vedėja Vilma Purienė, Vilniaus Gedimino technikos universiteto (VGTU) Antano Gustaičio aviacijos instituto (AGAI) pirmo kurso doktorantas Tadas Masiulionis, KMTI direktorius dr. Domantas Bručas.

Bepiločiai orlaiviai išstums pilotus

bepilotis ore
Bepiločių orlaivių paskirtis labai įvairi – jie gali būti naudojami daugelyje sričių. Pasak dr. D. Bručo, šiuo metu BPO daugiausiai naudojami stebėjimams iš oro atlikti, taip pat įvairiausioms užduotims – pradedant aplinkos stebėjimu, bevielio ryšio užtikrinimu, baigiant krovinių ar net keleivių vežimu.
„Manoma, kad per artimiausius 5-10 metų vyks labai spartus BPO panaudojimo augimas, atsiras dideli komerciniai BPO, kurie ims stumti iš rinkos pilotuojamus orlaivius. O po 15-20 metų didžiąją dalį skrydžių vykdys BPO. Pilotai kabinose sėdės tik keleiviniuose orlaiviuose, ir tai tik dėl keleivių ramybės“, – svarstė dr. D. Bručas.

Skardinė priartina kosmines technologijas

cansat_palydovas
Palydovas CanSat pirmiausiai atrodo lyg paprasta skardinė su mikroschemomis. Tokios rūšies pavadinimo („Can“ angl. – skardinė) palydovo gimtadienis skaičiuojamas nuo 1998 metų. Elektroninį įrenginį dėl paprastumo bei standartizavimo buvo pasiūlyta sutalpinti į limonado skardinę.

grizimas i zeme su parasiutu
„Skardinė – apvali ir gerai telpa į raketą. Kalbant apie paskirtį, svarbiausia šiuo atveju – mokomoji jo funkcija. Palydovai CanSat skirti imituoti tikrų palydovų skrydį: perkrovas raketoje, ryšio įjungimą, trumpus ryšio seansus ir panašiai. Taip moksleiviai, studentai ir visi kiti pradedantieji kosmoso entuziastai gali realiai susipažinti su palydovų projektavimo ir konstravimo principais bei įranga, skirta dirbti ir ekstremaliomis sąlygomis – palydovuose, lėktuvuose“, – pasakojo dr. D. Bručas. Pašnekovas, šiuo metu vadovaujantis ir pirmajam skrydžiui ruošiamo lietuviško palydovo LitSat-1 techninei komandai, pridūrė, kad pastarasis projektas dar kartą įrodo, kad edukacija ir pratybos šioje srityje – perspektyvūs Lietuvoje. Tie, kurie šiandien kuria ir dirba su mokomaisiais CanSat palydovais, netrukus turės galimybę imtis ambicingų projektų ir tikrajame kosmose.

Konkurso laimėtojai

Pirmąją vietą mokomųjų palydovų CanSat rungtyje laimėjo VGTU „CanSat-1“ komanda (Vilnius), kurios lyderis – Eldar Šabanovič. Antri – „CANSAT Molėtai“ (Molėtai), treti liko „Robotoidai“ (Kaunas). Bepiločių orlaivių konkurso dalyje pirmąją vietą pelnė „Robonautai“ (Vilnius), antrą – Vilniaus licėjaus komanda, trečiąją prizinę vietą užėmė komanda iš sostinės „CAPTURE“. Po apdovanojimų ceremonijos dalyviai teigė, kad finaliniais konkurso skrydžiais darbai nesibaigs.

KMTI direktorius, lietuviškojo palydovo LitSat-1 technikos vadovas dr. D. Bručas tikino, kad šiame renginyje dalyvavęs jaunimas turi reikiamos kompetencijos konstruoti, skraidyti. Pasak jo, keletas dalyvių gali būti kviečiami prisijungti prie pirmosios lietuviškos kosmoso misijos – palydovo konstravimo bei paleidimo.
„Palydovai CanSat, kurie yra leidžiami į vieno kilometro aukštį, kosmoso nepasiekia. O CubSat turėtų būti nugabentas į Tarptautinę kosminę stotį, iš ten paleistas į orbitą, kurios atstumas iki žemės yra maždaug keturi šimtai kilometrų, ir pusę metų skries kosmose,“ – paaiškino Lietuvos kosmoso asociacijos direktorius Vidmantas Tomkus.
Konkurse skridę bepiločiai orlaiviai jau šiuo metu yra pritaikomi. „Tos technologijos yra ateities technologijos. Daug užsienio šalių kariuomenių jas naudoja. Lietuvos kariuomenė – ne išimtis. Šios technologijos labai praverčia mums, oro gynybininkams, kuriant taikinius priešlėktuvinei ginkluotei,“ – sakė kpt. O. Pilitauskas.

Dalyvių komentarai

is_BPO_daryta_nuotr
„CanSat“ rungtyje pirmąją vietą užėmusios VGTU (Vilniaus Gedimino technikos universiteto) „CanSat-1“ komandos vadovas ELDAR ŠABANOVIČ, VGTU Elektronikos fakulteto elektronikos inžinerijos kompiuterizuotų elektroninių sistemų specializacijos 1 kurso magistrantas:
„Ieškojau įdomios temos baigiamajam bakalauro darbui. CanSat pasirinkau dėl „šviežios“ idėjos, noro pritaikyti savo žinias ir įdirbį. Rinkausi sudėtingesnį kelią – visą palydovo elektroninę dalį projektavau pats, naudojau komponentus, kokius retai naudoja kiti CanSat kūrėjai. Daug laiko skyriau programinės įrangos rašymui.
VGTU „CanSat-1“ palydovas – tai tikro palydovo ir nusileidimo sistemų modeliavimui skirta elektroninė sistema. Palydovo matmenys, neskaitant antenos ir parašiuto, atitinka pagrindinius reikalavimus šio tipo palydovams (skersmuo – 66 mm, aukštis – 115 mm). Pavyko pasiekti itin mažą 203 g palydovo masę (kartu su parašiutu) dėl bekarkasės konstrukcijos ir naudotų lengvų tvirtinimo medžiagų, tarp jų: nailono varžtai, aliumininiai plokščių laikikliai, korpusas, pagamintas iš 330 ml aliumininės gaiviojo gėrimo skardinės. Leidžiant palydovus konkurso metu pastebėta, kad toks medžiagų derinys puikiai atlaiko pagreičius, veikiančius keliant palydovą raketa. Maksimalios pagreičio vertės išmatuoti nepavyko, nes ji viršijo žemės laisvojo kritimo pagreitį daugiau nei aštuonis kartus.
bepilociai orlaiviai
Organizatoriai teigė, kad pagreitis galėjo 18 kartų viršyti žemės laisvojo kritimo pagreitį. Palydovo sistemai parinktas aukšto našumo mikrovaldiklis su ARM Cortex-M4 architektūros procesoriaus branduoliu, didele programų ir operatyvine atmintimi. Panaudoti įvairūs jutikliai: trijų ašių akcelerometras, trijų ašių giroskopas, trijų ašių magnetometras, termometrai, barometras. Išvardintų jutiklių duomenys ir duomenys, nuskaityti iš naudojamo GPS imtuvo, kas sekundę buvo surenkami, apdorojami ir siunčiami radijo ryšiu. Visų surinktų duomenų saugojimui naudota atminties kortelė Micro SD, prijungta prie mikrovaldiklio. Šiuo atveju kortelė atitinka juodąją dėžę, nes, nesuveikus radijo imtuvui ar suradus nusileidusį palydovą, iš jos būtų galima atnaujinti visus duomenis. Į antžeminę stotį, sudarytą iš kompiuterio, radijo siųstuvo-imtuvo ir kryptinės antenos, buvo gaunami visi palydovo surinkti duomenys. Palydovo sistemai maitinti buvo panaudoti NiMH tipo akumuliatoriai, kurie leido ženkliai sumažinti gaisro tikimybę, lyginant su ličio polimerų tipo akumuliatoriais. Pasiekta veikimo trukmė viršija keturias valandas, šio laiko pakanka palydovą pakelti raketa ir rasti dukart, jei paleidimui būtų skirtas pusvalandis, o nusileidimui ir paieškoms pusantros valandos. Finalinių startų metu paleidimas ir nusileidimas truko devynias minutes. Tuo tarpu paieškos siekė apie valandą. Palydovas iškeltas į 1040 m aukštį, o besileidžiant parašiutu nuneštas vėjo daugiau kaip už 2,5 kilometrų. Palydovą pavyko rasti dėka integruoto GPS imtuvo, iš kurio gautos koordinatės buvo siunčiamos į antžeminę stotį.
Ateityje reikia išnaudoti esamas elektroninės palydovo sistemos galimybes, kurių dar neišnaudoja dabartinė mikrovaldiklyje įrašyta programa. Palydovui reikia prijungti kamerą ir sukurti programą, kuri leistų perduoti vaizdą iš palydovo į antžeminę stotį. Taip pat reiktų įgyvendinti palydovo valdymą iš antžeminės stoties – dvikryptį ryšį. Būtų šaunu, jei pavyktų pagaminti palydovą su kontroliuojama nusileidimo sistema, kuri leistų palydovui kontroliuoti nusileidimo trajektoriją. Tikiuosi rasti bendraminčių, norinčiųjų prisidėti prie komandos ir šių planų įgyvendinimo.“

ernestas kalabuckas
E. Kalabuckas

„CanSat“ rungties antrosios vietos nugalėtojos komandos „CANSAT Molėtai“ pagrindinis konstruktorius ERNESTAS KALABUCKAS, Vilniaus universiteto telekomunikacijų fizikos ir elektronikos bakalauro studijų trečio kurso studentas:
„CanSat yra tikro palydovo maketas. Nors jis nėra pritaikytas dirbti ekstremalioje temperatūroje, atliekamomis funkcijomis nuo tikro palydovo praktiškai nesiskiria. Konstrukcija turi būti kuo patvaresnė, nes, kaip ir tikras palydovas, šis taip pat yra paleidžiamas raketa, kuriai kylant atsiranda didelė perkrova. Visą įrangą reikia sutalpinti į 0,33 l gėrimų skardinę. Pavadinimas „CanSat“, išvertus iš anglų kalbos, reiškia – „skardinė-palydovas“.
Galbūt iš pirmo žvilgsnio visa tai skamba labai moksliškai ir sudėtingai, bet nereikia būti pirmūnu, ar turėti daug pinigų, kad sukurtum veikiantį įrenginį. Svarbiausia – noras dirbti ir atkaklumas, o visa kita ateis savaime: techniniai gebėjimai, programavimo žinios, pinigų detalėms įsigyti skirs rėmėjai. Iš pradžių didžiąją įrangos dalį duoda varžybų organizatoriai, tereikia išmąstyti, kaip visa tai paversti veikiančiu įrenginiu. Labiausiai pasiteisina patys paprasčiausi sprendimai. Nebūtina, kad palydovas atliktų visas užduotis – geriau kelias, bet patikimai. Varžybų nugalėtojais tampa nebūtinai daugiausiai elektronikos ir programavimo srityse nusimanantys dalyviai. Būtent tai ir parodė pirmosios „CanSat“ varžybos, kai keletui stiprių komandų iškilo sunkumų paprasčiausiose situacijose, ir dėl to buvo aplenkti kitų.
Mūsų komandai sunkiausiai sekėsi planuoti laiką. Nors veikiančiam įrenginiui sukonstruoti buvo duota beveik pusė metų, iki finalinių startų likus savaitei kažko veikiančio dar neturėjome. Tik tuomet prasidėjo darbai. Pirmiausia ėmėmės programuoti. Paaiškėjo, kad tai yra kiek sunkiau, nei tikėjomės. Būtent programavimui ir buvo skirta daugiausiai laiko, tačiau, manau, jog komandoje turint programuotoją, ši palydovo gamybos dalis labai nesunkiai išsispręstų.
Kitas etapas – viską kokybiškai sumontuoti. Palydove neturi būti judančių ir galinčių sulūžti dalių, reikia apgalvoti, kaip visas plokštes pritvirtinti prie skardinės. Galima pasinaudoti jau išbandytais metodais, kurių apstu internete, arba sugalvoti kažką savo.
Organizatoriai stengiasi pagelbėti visomis išgalėmis: duoda nurodymus, pamoko lituoti. Tad sukonstruoti palydovą gali bandyti kiekvienas norintis. Svarbu, kad komandoje būtų bent vienas žmogus, susipažinęs su programavimu ir išmanantis elektronikos pagrindus. Tada neturėtų iškilti didelių sunkumų. Svarbiausia, kad įgausime neįkainojamos patirties, kuri pagelbės ateityje, kuriant sudėtingesnius įrenginius.“

Straipsnis parengtas įgyvendinant Europos socialinio fondo bei Švietimo ir mokslo ministerijos remiamą projektą „Mokslininkų vietinio ir tarptautinio bendradarbiavimo skatinimas bei kompetencijų ugdymas“. 

Išsamesnė informacija apie šį projektą – čia:  http://is.mokslasplius.lt/apie-projekta/

Parengė „Aviacijos pasaulis” aviacijos_pasaulis_logo