우주 쓰레기 수거용

로켓의 드라이스핀®

기술 데이터:

필요한 것 지구 궤도에서 우주 쓰레기를 수거하는 로켓 모듈
요구 사항: 높은 토크, 저속, 마찰 & 마모, 빠른 & 비용 효율적인 생산, 낮은 무게, 작은 설치 공간
사용 제품: 드라이스핀® 스테인리스 스틸 나사 스핀들, 3D 프린팅 리드 스크류 너트 iglidur® J260, NEMA 11 스테퍼 모터, 트리보 테이프
고객을 위한 성공: 라스 플렘니츠, 전기공학과 학생이자 UB-Space 프로젝트의 근접 스위치 담당: "여러 드라이브 시스템을 테스트했습니다. 병렬로 사용된 두 개의 리드 스크류 드라이브가 가장 효과적이었습니다."

우주에서의 자유 낙하 - 이구스의 드라이브 부품 사용®

학생들의 음향 로켓 REXUS 21 실험 개발
3만 개 이상의 물체가 우주 쓰레기로 지구 궤도를 돌고 있으며 위성에 위험을 초래하고 있습니다. 브레멘 대학교와 브레멘 응용과학 대학교의 학생 6명은 UB-Space 프로젝트를 통해 "이 쓰레기를 다시 수거(" )할 수 있는 여건을 조성하고 있습니다. 이를 위해 로켓 모듈을 우주로 보내기도 합니다. 이 로켓에는 igus® 의 드라이브 및 슬라이딩 요소가 탑재됩니다.

이 모듈은 양호한 텔레비전 수신과 GPS 신호를 통해 운전자가 목적지에 안전하게 도착할 수 있도록 보장합니다: 1,000개 이상의 위성이 지구 궤도를 돌고 있습니다. 그러나 유인 및 무인 우주 여행자들이 수십 년 동안 궤도를 돌면서 현재 지구 궤도에는 3만 개 이상의 물체가 "우주 쓰레기" 로 간주되고 있습니다. 이 물체들은 평균 25,000km/h의 속도로 이동하고 있으며 충돌 시 상당한 파괴 에너지를 방출하기 때문에 활성 위성에 위험을 초래할 수 있습니다.

작업: "" 우주 쓰레기 수거
"수집 방법" 이러한 부품을 폐기하는 방법은 이미 우주 연구에서 논의되고 있습니다. 하지만 먼저 우주에서 부품이 어떻게 움직이는지 알아야 합니다.

이 질문은 브레멘 대학교에서 서로 다른 분야의 학생 6명이 설립한 UB-Space 프로젝트의 초점입니다. 팀 리더: "지금까지는 두 모듈이 서로 통신할 때 도킹할 수 있었습니다. 그러나 우주 쓰레기는 우주선이 인식하고 접근하여 잡아야 하는 소위 '비협조적인 물체'입니다."

이를 위해서는 복잡한 수학적 계산이 필요하지만 - 마렌 휠스만과 그녀의 팀 동료인 아미나 자그다네는 테크노수학을 공부하고 있습니다 - 기준값과 테스트 데이터도 수집해야 합니다. 이것이 바로 UB-Space의 임무입니다.

소리 나는 로켓과 함께 우주로
6명의 학생이 매우 실제적이고 복잡한 우주 실험을 수행할 수 있었던 것은 독일-스웨덴의 REXUS/BEXUS 프로그램 덕분입니다. " 대학생을 위한 로켓 실험" 또는 "대학생을 위한 풍선 실험" 의 약자입니다. 학생 팀은 이 프로그램에 연구 과제를 제출할 수 있습니다. 심사위원단이 제안서를 검토하고 각 프로젝트 라운드에서 네 팀이 연구 장비를 배치할 로켓의 한 부분을 받게 됩니다. 4개의 모듈은 스웨덴 북부의 키루나 우주 센터에서 1년에 한 번 우주로 발사되는 음향 로켓에 탑재됩니다.

로켓 모듈은 테스트 바디를 열권으로 방출하고 센서와 여러 대의 카메라를 사용하여 "자유 낙하 장치" 의 위치와 움직임을 기록하는 것이 UB-Space의 아이디어입니다. 마렌 휠스만: "우리는 우주에서 FFU의 실제 움직임으로부터 이미지와 위치 데이터를 받습니다. 지금까지는 우주에서 부품의 움직임에 대한 시뮬레이션만 있었습니다."

실험을 분석할 때는 불균형을 보정하기 위해 각 로켓이 자체 축을 중심으로 지속적으로 회전하기 때문에 복잡한 계산이 다시 필요합니다.

특수한 환경 조건을 고려한 설계
로켓 발사 전 12개월 동안 프로젝트 팀은 매우 바쁩니다. 특히 해양 공학을 전공하고 모듈의 메커니즘을 설계하는 올리버 도른은 UB-Space에서 로켓 발사를 앞두고 매우 바쁩니다. 공간별 제한이 적용됩니다: "에너지 소비는 무게와 설치 공간과 마찬가지로 시스템에 의해 제한되며, 공기 마찰로 인해 최대 200°C의 온도가 발생합니다." 이러한 조건에서 테스트 바디를 로켓 밖으로 운반하는 드라이브를 어떻게 설계할 수 있을까요? 로켓의 플랩이 먼저 날아간다는 것이 금방 분명해졌습니다. 그런 다음 "자유 낙하 장치(" )가 포함된 장치를 확장합니다. 라스 플렘니츠, 전기공학과 학생이자 UB-Space 프로젝트의 근접 스위치 담당: "여러 추진 시스템을 테스트했습니다. 두 개의 스크류 드라이브를 병렬로 사용하는 것이 가장 효과적이었습니다."

igus® 프로그램의 드라이브 및 브래킷
스핀들 드라이브는 igus® 의 드라이린® 프로그램에서 제공됩니다. 스테인리스 스틸 스핀들은 150mm의 연장 경로를 커버합니다. 높은 토크와 3cm/s의 저속으로 작동하는 NEMA 11 스테퍼 모터로 구동됩니다. FFU가 위치한 홀더는 트리보 필라멘트 이글리듀어(® J260)에서 인쇄된 리드 스크류 너트에 부착되어 있습니다. 이 제품은 igus® 에서 제공하는 총 6가지 3D 프린팅용 필라멘트 중 하나입니다. 이 제품들의 공통점은 마찰과 마모에 최적화되어 있으며 복잡한 형상에서도 프로토타입이나 소량 생산용 특수 부품을 빠르고 비용 효율적으로 생산할 수 있다는 것입니다. UB-Space는 브래킷에 필요한 다른 부품도 igus® 에서 공급받았습니다.

거의 보이지 않는 구성 요소도 igus® 구성 키트에서 제공되며, 이는 여기서 매우 중요합니다. 올리버 도른: "테스트 본체(FFU)는 Tribo-Tape로 고정된 홀더에 놓여 있습니다.

이 줄지어 있습니다." 마찰 계수가 매우 낮은 iglidur® 로 제작된 이 슬라이딩 필름은 igus® 프로그램에서 비교적 최근에 개발된 제품입니다. 이 필름은 플랩이 열리고 드라이브가 확장된 후 장치가 홀더에서 미끄러져 로켓에서 멀어지도록 보장합니다.

발사 전 복잡한 테스트

각 REXUS 실험은 ESA 표준에 따라 상업 및 과학 우주 여행에서 관례적으로 시행되는 것과 동일한 복잡한 테스트 및 승인 절차를 거쳐야 합니다. 예를 들어, UB-Space의 로켓 모듈은 세 축에서 12g의 진동 및 가속도 테스트를 막 완료했습니다.

우주 여행에는 시험 비행이나 프로토타입이 없기 때문에 관련된 노력은 이해할 수 있습니다: 실험은 첫 번째이자 유일한 비행에서 성공해야 합니다. 하지만 UB-Space 팀은 낙관적이며 프로젝트를 지속적으로 지원하고 있는 전문 테스트 엔지니어들의 도움으로 힘을 얻고 있습니다.

UB-Space 실험에 사용된 렉서스 로켓이 우주 쓰레기가 되지 않을 것이라는 것은 말할 필요도 없습니다. 로켓은 고도 90km에서 정점을 찍고 포물선을 그리며 비행한 후 대기권의 세 층을 넘어 열권으로 진입한 후 스웨덴 북부에 다시 착륙합니다. 그 후 UB-Space에서 수집한 데이터를 분석합니다.