Badanie kwaśnych deszczy- konkurs CanSat

Zdjęcie w tle: ESERO

Finał kolejnej edycji konkursu CanSat, organizowanego przez Europejską Agencję Kosmiczną ESA, zbliża się wielkimi krokami. Wyzwanie, z którym mierzą się uczniowie z całego świata, polega na zbudowaniu mikrosatelity, który podczas opadania na ziemię z wysokości kilku kilometrów wykona misję podstawową – pomiar ciśnienia i temperatury – oraz zaprojektowaną przez uczestników misję dodatkową.

Zespół warszawskich licealistów o nazwie The Gambler pracuje nad rozwiązaniem, które jest nie tylko innowacyjne, lecz może także pomóc w badaniu niezwykle poważnego problemu ekologicznego, jakim są kwaśne deszcze. Celem ich misji dodatkowej jest skroplenie wody z chmur i zbadanie jej parametrów, takich jak pH oraz zawartość azotanów i węglanów.

The Gambler

Prototyp cansata.

Do skroplenia wody licealiści używają modułów Peltiera – specjalnych urządzeń elektrycznych, które wykorzystują efekt Peltiera do wytwarzania różnicy temperatur pomiędzy dwiema stronami płytki. Dzięki temu są w stanie zejść poniżej temperatury punktu rosy, co umożliwia skraplanie się wody na płytce. Podczas gdy jedna strona płytki się ochładza, to druga strona znacząco się nagrzewa. Aby uniknąć nadmiernego nagrzewania się układu, do modułu Peltiera przymocowany jest radiator, który zwiększa powierzchnię wymiany ciepła z otoczeniem.

The Gambler

Schemat układu eksperymentalnego misji dodatkowej.

Skroplona woda miała początkowo zostać sprowadzona na Ziemię i dopiero wtedy przebadana, lecz z powodu ryzyka jej zanieczyszczenia, zwłaszcza w czasie lądowania, powstał pomysł rozpoczęcia badań już w czasie lotu. W tym celu uczniowie użyją wskaźników chemicznych, które pozwolą zbadać parametry wody jeszcze przed wylądowaniem puszki. Analiza wyników oraz ewentualne dalsze badania odbędą się już na Ziemi.

The Gambler

Model cansata wykonany w programie Onshape.

Misja dodatkowa wymaga specjalnego designu, który drużyna The Gambler stworzyła w profesjonalnym programie graficznym do modelowania 3d, jakim jest Onshape. Dzięki rozdzieleniu obudowy cansata na dwie części – górną, zawierającą w sobie szkielet puszki wraz z całą elektroniką oraz dolną, z miejscem na moduły Peltiera i radiator – cansat może efektywnie wykonać swoją misję dodatkową, a cała elektronika jest dokładnie oddzielona od skraplanej wody. Obie części satelity będą do siebie przymocowane za pomocą mocnych śrub, co zapewni trwałość i wytrzymałość konstrukcji, niezbędną przy lądowaniu.

Testowanie działania takiej misji w warunkach domowych jest wyjątkowo trudne, głównie ze względu na specyfikę chmur. Z tego powodu drużyna stworzyła własną komorę imitującą chmurę o nazwie Cloudchamber. Dzięki niej uczestnicy są w stanie osiągnąć warunki jak najbardziej zbliżone do tych panujących w chmurach, w tym wilgotność bliską 100%.

The Gambler

Wykres przedstawiający zależność wilgotności od czasu podczas pracy Cloudchambera.

Urządzenie składa się z nawilżacza powietrza, do którego uczniowie dostarczają roztwór imitujący chmurę oraz komory, w której powstaje chmura. Znajduje się w niej specjalny wiatrak, który imituje pęd powietrza podczas spadania puszki. To właśnie testy wykonywane w Cloudchamberze pozwoliły drużynie The Gambler udoskonalenie ich misji dodatkowej.

The Gambler

Cloudchamber z przymocowanym wewnątrz niego prototypem cansata.

Projekt drużyny The Gambler ma nie tylko wartość naukową, lecz także praktyczne zastosowanie w ekologii. Tworzenie tanich i prostych technologii pomiarowych jest kluczowe do upowszechniania badań. Uczniowie planują porównać otrzymane przez siebie wyniki z tymi, które otrzymują naukowcy z całego świata. Jako że kampania startowa odbędzie się na Pustyni Błędowskiej, znajdującej się w okolicach intensywnej działalności przemysłowej, badania te pozwolą także ocenić negatywny wpływ industrializacji na środowisko naturalne.

Korekta – Zofia Lamęcka

The post Badanie kwaśnych deszczy- konkurs CanSat first appeared on AstroNET – Polski Portal Astronomiczny.