MISJA ESA JUCIE: Mechanizmy polskiej firmy zadziałały w drodze do Jowisza!

Misja ESA JUICE weszła w kolejny etap. Już możemy powiedzieć, że inżynierowie z polskiej Astroniki wykonali swoje zadanie doskonale. Ich mechanizmy właśnie dokonały poprawnego otwarcia w przestrzeni kosmicznej, w drodze do księżyców Jowisza. Teraz wszystko w rękach naukowców, którzy będą zbierać dane przesyłane przez instrumenty. Kolejną próbą polskiej myśli technicznej będzie wytrzymanie przez sondę niezwykle trudnych warunków środowiskowych wokół Jowisza – ekstremalnych temperatur i ogromnego promieniowania. 

Astronika dostarczyła 2 z 6 mechanizmów, które miały otworzyć się podczas lotu w kierunku Jowisza. Mechanizmy zadziałały i kontynuują swój lot w stronę Jowisza. 

Misja JUICE stanowiła ogromne wyzwanie inżynieryjne, a przygotowane urządzenia muszą stawić czoła wymaganiom, z którymi nie mierzyła się dotąd żadna europejska misja. Dla polskich konstruktorów instrumentów LP-PWI i RWI na misję JUICE, kluczowe były skrajne warunki środowiskowe. Promieniowanie w układzie Jowisza osiąga monstrualne poziomy. Dodatkową trudnością była rozpiętość temperatur, która podczas misji wahać się będzie od plus 250^oC, podczas przelotu obok Wenus, do ­-230^oC w okolicach Jowisza. Wymagane było zastosowanie nowatorskich rozwiązań konstrukcyjnych, materiałów i powłok. Poza tym, skonstruowane przez Polaków instrumenty muszą być jednocześnie ultralekkie i ultrawytrzymałe, a do tego po otwarciu i uruchomieniu musiały osiągać naprawdę spore rozmiary. RWI podczas startu ma tylko 26 cm długości i rozwija się do ok. 2.5 metra, natomiast LP-PWI ma masę poniżej 1.3 kg i pozycjonuje czujniki pomiarowe aż trzy metry od sondy kosmicznej. 

- Jestem dumny ze wszystkich zaangażowanych w przygotowanie „naszych” instrumentów. Dzisiejszy sukces pokazał, że wszystko dopracowaliśmy do ostatniego szczegółu. Każda udana misja kosmiczna to owoc wieloletniej współpracy pomiędzy dziesiątkami podmiotów, setkami naukowców, inżynierów i menadżerów. Tak samo było i tym razem. W wyniku naszych prac powstało kilka nowych technologii i patent. Wynalezienie i zapewnienie odpowiednich komponentów wymagało ścisłej, wieloletniej współpracy szeregu polskich podwykonawców – uczelni, instytutów i prywatnych firm. Za każdym z tych podmiotów stoi osobna technologia, która musiała zostać opracowana w ramach projektu. Chciałbym bardzo podziękować nie tylko naszym współpracownikom i partnerom, ale również Ministerstwu Edukacji i Nauki. Finansowanie programu ESA Prodex integruje działania naukowców i inżynierów na poziomie całego kraju. Bez nich to wszystko nie byłoby możliwe. Tylko wspólnie możemy sięgać gwiazd – i to dosłownie! – mówił Łukasz Wiśniewski z Astroniki po otwarciu instrumentów na pokładzie sondy.

Omawiając polski wkład w misję ESA JUICE warto wspomnieć, że takie przedsięwzięcia nie tylko realizują cele naukowe, ale również wzmacniają krajową gospodarkę. Każdy taki projekt rozpisany jest na wiele etapów, które realizowane są we współpracy z wieloma partnerami i konsorcjami, gdzie każdy dokłada swoją cegiełkę. 

W przygotowaniu eksperymentu RPWI w ramach misji JUICE uczestniczył cały szereg podmiotów z Polski i zza granicy. Po raz pierwszy szczegółowo omawiamy ich role:

Liderem projektu jest Instytut Fizyki Plazmy w Uppsali w Szwecji. Początek realizacji instrumentów pomiarowych RWI i LP-PWI miał miejsce w głównym podmiocie naukowym dla misji JUICE w Polsce, czyli w Centrum Badań Kosmicznych PAN (Co-PI: prof. Rothkaehl). W latach 2015-2016 w CBK PAN powstały prototypy tych urządzeń.

Następnie ESA przekazała firmie Astronika zadanie zwiększenia gotowości technologicznej urządzeń RWI i LP-PWI, czyli m.in. zaprojektowania, produkcji, integracji i testów szeregu modeli na różnych etapach. Na przestrzeni 6 lat Astronika wykonała m.in. 10 różnych modeli wysięgników LP-PWI oraz 10 modeli anten RWI. Cztery wysięgniki i trzy anteny są na pokładzie sondy. W samej Astronice przy projekcie w tym czasie pracowało około 20 specjalistów, m.in. inżynierów, techników i operatorów maszyn.

Wiele prac wykonano wewnątrz międzynarodowego konsorcjum eksperymentu. Elektronika dla systemu RWI została dostarczona przez Tohoku University w Japonii oraz JAXA, a do zapewnienia odpowiedniej dynamiki otwierania się anten RWI wykorzystano patent Astroniki na tłumik inercyjny. Z kolei na sondach Langmuira dla wysięgników LP-PWI wykorzystano specjalistyczne powłoki TiAlN dające przewodność elektryczną oraz wymagane właściwości optyczne dostarczyło Linköping University wraz z IRFU, przedwzmacniacz LP-PWI był realizowany przez CBK PAN, natomiast analizy termiczne zrealizował KTH w Szwecji. Ultralekkie i wytrzymałe rurki kompozytowe z których wykonane są wysięgniki LP-PWI dostarczyła niemiecka firma Invent. Wymagane złocenia zostały wykonane przez szwedzką firmę Fintlings AB.

W Polsce na zlecenie Astroniki opracowano szereg zupełnie nowych technologii oraz zrealizowano testy weryfikujące poprawność wykonania modeli. Wśród najważniejszych wykonawców należy wymienić:

• instytucje naukowe:

o   Politechnika Warszawska – specjalistyczne powłoki i obróbka powierzchni,

o   Politechnika Koszalińska – specjalistyczne powłoki DLC dla rurek anteny RWI (Radio Wave Instrument),

o   Instytut Technologii Elektronowej – napylanie warstw rezystywnych na ceramiczny rezystor sondy Langmuira,

o   Instytut Lotnictwa – testy wibracyjne anteny RWI.

• podmioty przemysłowe

o   ELPOD – opracowanie i wykonawstwo rezystorów termicznych,

o   Gutronic – dostarczanie opatentowanych rurek stanowiących anteny RWI,

o   Wareluk S.C. – wykonawstwo ze stopu tytanu cienkościennych detali czujnika sondy Langmuira,

o   Powłoka S.C. – opracowanie ceramicznej bazy dla rezystora czujnika sondy Langmuira,

o   Smart Metrology – zrealizowanie metodą bezdotykową pomiaru geometrii zmontowanych wysięgników LP-PWI w celu weryfikacji dokładności montażu,

o   Towes – dostarczenie sprężyn dla mechanizmu trzymająco-zwalniającego LP-PWI,

o   ARP S.A. – dofinansowanie oprogramowania do analizy i projektowania inżynierskiego.

- Realizacja takich celów jak udział w misji ESA JUICE rozciąga się na przestrzeni 20 lat od koncepcji misji do pomiarów przy Jowiszu. Wielką ich zaletą jest strategiczne tworzenie sieci współpracy różnorodnych podmiotów. Dzięki takiej dobrej, efektywnej współpracy polskie firmy i instytuty zyskują coraz większe zaufanie Europejskiej Agencji Kosmicznej, NASA i dużych dostawców systemów kosmicznych, którzy zamawiają u nas konkretne rozwiązania. To z kolei sprawia, że systematycznie zwiększa się ilość zleceń dla polskich firm i możemy się coraz dynamiczniej rozwijać. Rozbudowuje się kadra i infrastruktura, możemy inwestować, budujemy centra testowe i wykonawcze, a polscy studenci mogą znajdować niezwykle ciekawą pracę w polskim przemyśle kosmicznym – dodał Łukasz Wiśniewski z Astroniki.