Światła! Kamery! Czarne sfery
W ubiegłym tygodniu czteroosobowy zespół studentów z Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie zakończył z sukcesem swoją kampanię w ZARM Drop Tower Uniwersytetu w Bremie w Niemczech. Pierwotnie kampania miała się odbyć pod koniec 2020 roku, ale została opóźniona do marca 2021 roku z powodu ograniczeń w podróżowaniu związanych z pandemią Covid-19.
Od października 2020 r. zespół ściśle współpracował z ZARM i ESA Academy w celu znalezienia odpowiedniego dwutygodniowego przedziału czasowego, w którym wpływ ograniczeń na podróżowanie, kwarantannę i środki dystansu społecznego byłby zminimalizowany na tyle, aby przeprowadzić kampanię.
Gdy tylko ustalono termin na połowę marca, wszyscy partnerzy zmobilizowali się i podjęli niezbędne kroki, aby spotkać się w budynku o nazwie ZARM Drop Tower w Bremie. Jak w przypadku wszystkich kampanii, pierwszy tydzień poświęcony był integracji sprzętu w kapsule. Eksperyment składał się z dwóch silników zamontowanych na spodzie platformy, z których każdy obracał gwintowany pręt, na którym zamocowana była sfera. W trakcie spadku, w warunkach mikrograwitacji silniki gwałtownie obracały się w przeciwnym kierunku, aby wkręcić sfery w pustą przestrzeń kapsuły. Prędkość i kierunek obrotów silników zostały wcześniej dokładnie zasymulowane przez zespół, aby zapewnić maksymalne wykorzystanie całej powierzchni swobodnego unoszenia się kapsuły. Po uwolnieniu, ruchy sfer były rejestrowane przez 6 kamer, wszystkie zsynchronizowane i skalibrowane względem siebie.
Same sfery były naszpikowane elektroniką, która rejestrowała każdy ich ruch podczas eksperymentu. Wewnątrz każdej sfery zespół dodał masy na sprężynach lub na silnikach serwerowych, które zmieniały środek ciężkości, zmieniając w ten sposób trajektorię i położenie sfer unoszących się na gwintowanych prętach.
W tej kampanii zespół wykorzystał również „tryb katapulty”. W tym trybie, zamiast zrzucania z wieży o wysokości 120m, eksperyment jest przyspieszany w górę na tłoku do wieży z prędkością 170km/h w ciągu 200ms. W momencie uwolnienia kapsuły z tłoka eksperyment doświadcza mikrograwitacji (około 10-6g) podczas podróży w górę wieży, a następnie przez całą drogę z powrotem w dół, aż do momentu, gdy kapsuła zostanie bezpiecznie złapana w dołku spowalniającym wykonanym z kilku ton ekspandowanych kul styropianowych. Opóźnienie powoduje, że kapsuła doświadcza uderzeń o sile do 50g, co, jak przekonał się zespół BlackSpheres – może być nieco szkodliwe dla eksperymentu. W tym celu zespół został uprzedzony o konieczności zabrania ze sobą wielu części zamiennych, a nawet sprowadził na miejsce własną drukarkę 3D.
Z 10 wypuszczonych sfer, 9 pracowało dobrze i zgodnie z oczekiwaniami. Podczas jednego z „lotów” jeden z gwintowanych prętów został nieco uszkodzony podczas fazy hamowania, co wpłynęło na późniejsze zwolnienie – problem został jednak szybko zidentyfikowany i naprawiony przed kolejnym lotem.
Zespół dysponuje obecnie ogromną ilością nagrań wideo i danych ze sfer do zsynchronizowania i przeanalizowania – dane te zostaną wykorzystane do udoskonalenia algorytmów, które mogą pomóc w przewidywaniu ruchu niewspółpracujących celów, w których zbiornikach wciąż może znajdować się paliwo. Ogólnie rzecz biorąc, doświadczenie to było bardzo satysfakcjonujące. „Po pierwszym zrzucie, który był całkiem udany, miałem ochotę zakończyć kampanię. Emocje związane z tym spadkiem były dość przytłaczające Jednak ciężka praca w kolejnych dniach i skupienie opłaciły się - ostatnie zrzuty były jeszcze bardziej udane!” - powiedział jeden z członków zespołu.
Studenci Automatyki i Robotyki na Wydziale Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej AGH realizujący ten projekt to Michał Błażejczyk, Kamil Switek, Kacper Synowiec oraz Kamil Maraj. Kontakt do zespołu oraz więcej informacji znajduje się na stronie www.
Black Spheres można śledzić na Facebooku i obserwować co się dzieje wewnątrz kapsuły eksperymentalnej.