Keď ma na konci roku 2022 oslovil vedúci Slovenskej organizácie pre vesmírne aktivity (ďalej SOSA), aby som napísal príspevok o našom projekte, dlhšie som premýšľal, ako začať. Tento projekt vznikol úplnou náhodou -spojením mojej povahy rojka, skúseností s bezpilotnými lietajúcimi prostriedkami (ďalej UAV), ľudskou zvedavosťou prebádať zákutia zemskej atmosféry, ktoré sú na hranici vesmíru. A tak vznikol Straton – projekt študentov Katedry leteckej dopravy, ktorý sme spoločne podali a vyhrali financovanie na jeho realizáciu prostredníctvom Úradu vlády SR.
Dosť bolo úvodu, v skratke povedané, ide o vytvorenie stratosférického klzáku, ktorý je vypustený pomocou meteorologického balóna do výšky približne 30km a je schopný vrátiť sa na miesto vzletu, respektíve miesto určenia. Táto myšlienka rezonuje v kruhoch amatérskych nadšencov, ktorí vypúšťajú stratosférické sondy už dlhšie, ale nestretli sme sa s jeho prevedením do takej podoby, ako by sme si predstavovali. Na úvod by som sa teda rád predstavil – moje meno je Pavol Pecho a som odborným asistentom na Katedre leteckej dopravy na Žilinskej univerzite v Žiline a keď sem tam použijem množné číslo, hovorím o svojich skvelých študentoch, bez ktorých bez tento projekt nemohol existovať.
V začiatočnej fáze projektu sme sa sústredili na získanie čo najväčšieho množstva vstupných údajov, skúseností a poznatkov ľudí, ktorí pracujú s aerologickými meraniami, no a kam inam po tieto skúsenosti ísť, ako do Aerologického a radiačného centra (ARC) Slovenského hydrometeorologického ústavu do Gánoviec, kde sa robia pravidelné aerologické merania pomocou rádiosondy nesenej balónom naplneným vodíkom. Diskusie v ARC Gánovce nám priniesli veľa informácií o podmienkach vo vyšších vrstvách atmosféry, ktoré boli získané z dlhodobých aerologických meraní. Prínosom bolo aj uvedomenie si ďalšieho potenciálneho využitia výstupov nášho projektu. Rádiosondy spojené s návratovým modulom by mohli byť viacnásobne použiteľné pre aerologické meranie a nekončili by vo voľnej prírode ako odpad. Potenciál návratového modulu a myšlienky projektu Straton nám potvrdili aj stretnutia s členmi SOSA a to nás motivovalo a utvrdilo ešte viac v tom, že ideme správnou cestou.
Po zozbieraní všetkých vstupných informácií sme teda boli schopní vytvoriť stratégiu dizajnu, konštrukcie, testovania a skúšok. Našou úlohou je vytvorenie klzáku, ktorý bude schopný niesť aspoň 200g užitočného nákladu (sondy, senzory, meracie zariadenia) a zároveň plniť všetky potrebné funkcie, aby sa bezpečne dopravil na miesto určenia. V aktuálnej fáze so študentmi vytvárame dizajn s ohľadom na aerodynamické vlastnosti tak, aby bol klzák schopný horizontálneho letu, mal vysokú prieraznosť a rýchlosť pri optimálnej kĺzavosti a zároveň letel malou rýchlosťou v posledných fázach letu. Zo štatistiky meraní výškového vetra je možné sa v extrémoch a ojedinelých prípadoch stretnúť s hodnotou až do 450km/h (125m/s), čo pre malé bezmotorové UAV predstavuje nedosiahnuteľnú hodnotu rýchlosti letu. Straton je dimenzovaný na kĺzavý let s rýchlosťou 40 m/s. Táto hodnota reprezentuje vzdušnú rýchlosť, ktorá sa pri protivetre s rýchlosťou 20m/s prepočítava na rýchlosť voči zemi na 20 m/s. Návrat na miesto vzletu určenia bude vždy prebiehať proti vetru, preto návrh počíta vždy so vzdušnou rýchlosťou väčšou, ako je rýchlosť vetra. V aktuálnej fáze projektu prebieha testovanie možných dizajnov prostredníctvom počítačových simulácií a taktiež vo veternom tuneli Katedry leteckej dopravy.
Obrázok 2 znázorňuje na pravej strane počítačovú simuláciu v softvéri ANSYS, pomocou ktorej je možné vizualizovať prúdenie a taktiež stanoviť hodnoty odporu a vztlaku. Zároveň je snahou vytvorenie vírivého prúdenia na oboch poloviciach klzáku za účelom stabilného letu s vysokým uhlom nábehu a zamedzenie straty odtrhnutia prúdnic, a teda pádu klzáku. Ľavá strana obrázku 2 zachytáva experimentálnu vizualizáciu takýchto vírov vo veternom tuneli pomocou vizualizácie laserovej roviny a zadymenia testovacej sekcie.
Okrem aerodynamických vlastností sa so študentmi venujeme aj odolnosti riadiaceho systému voči extrémne nízkym teplotám, ktoré sa môžu pohybovať až na úrovni -60°C. S ohľadom na túto skutočnosť aktuálne navrhujeme termostaticky riadené vyhrievanie izolovanej časti pre letový počítač a podporné systémy. Celý segment, ako aj servomotory riadenia a uvoľňovacieho mechanizmu (klzáku od stratosférického balóna) budú po zostavení následne otestované v klimatickej komore na Výskumnom centre Žilinskej univerzity, s ktorým úzko spolupracujeme.
Prvá fáza projektu (Január 2023) bude zakončená sériou experimentálnych letov skúšobných modelov na letisku Žilina v Dolnom Hričove, ktoré boli vytvorené z XPS extrudovaného polystyrénu pomocou odporového drôtu. Cieľom týchto letov bude overenie funkcionalít letového počítača, ako je napríklad schopnosť automatického návratového manévra pomocou kĺzavého letu, bezpečné uvoľnenie klzáku od šnúr balóna a overenie funkčnosti uvoľňovacieho mechanizmu, ako aj overenie sekvencie uvoľnenia pristávacieho padáku na záverečnú fázu letu. Taktiež bude potrebné overenie funkčnosti aerologickej rádiosondy integrovanej do konštrukcie trupu klzáku, systému FLARM na identifikáciu klzáku vo vzdušnom priestore pre ostatnú leteckú prevádzku….. a takto by som mohol pokračovať.
Nerád by som predbiehal udalosti a naše plány, napokon, stále sme len v úvodnej fáze, ale všetci zainteresovaní veríme, že o projekte Straton sa ešte bude písať. Na záver by som teda len doplnil poďakovanie za možnosť pustiť sa do tejto iniciatívy vďaka Úradu vlády SR (ktorý projekt finančne podporil), bez ktorého by sme Straton nemohli uskutočniť. Taktiež vďaka patrí Žilinskej univerzite, ktorá nám vytvorila zázemie, pracovníkom ARC SHMÚ, ktorí nám poskytli cenné rady a odborné diskusie a členom SOSA, bez ktorých by sme nemali potrebné skúsenosti a vedomosti s používaním stratosférických balónov. V neposlednom rade je potrebné poďakovať môjmu skvelému tímu študentov za ich perfektnú prácu a nasadenie nad rámec študijných povinností.
Ak by vás náš projekt zaujímal bližšie a chceli by ste sledovať náš progres a napredovanie, navštívte naše sociálne siete na Instagrame, alebo Facebooku.