W skrócie
- Zespół studentów z koła AGH Lunar-Technologies przeprowadzi w listopadzie 2026 r. eksperyment CAPYBARA podczas lotów parabolicznych organizowanych przez Europejską Agencję Kosmiczną.
- Inżynierowie przetestują zachowanie cieczy w warunkach mikrograwitacji, wykorzystując samodzielnie zaprojektowane i wydrukowane w technologii 3D porowate struktury typu TPMS.
- Wyniki badań mogą pomóc w rozwoju technologii kosmicznych, wpływając na poprawę systemów zarządzania paliwem, chłodzenia oraz podtrzymywania życia w przyszłych misjach pozaziemskich.
- Więcej podobnych informacji znajdziesz na stronie głównej serwisu, otwiera się w nowym oknie
CAPYBARA - kosmiczny eksperyment studentów AGH
Zespół studentów z koła naukowego AGH Lunar-Technologies, reprezentujący Wydział Technologii Kosmicznych Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie, przygotowuje innowacyjny projekt badawczy "CAPYBARA". Nie chodzi jednak o kapibarę wielką, czyli sympatycznego, największego gryzonia z rodziny kawiowatych. Pełna nazwa projektu to "Capillary Absorption and Permeation in Biomimetic Additive Research for Aerospace", co można przetłumaczyć jako "Wchłanianie i przenikanie kapilarne w biomimetycznych badaniach przyrostowych dla sektora kosmicznego".
Młodzi inżynierowie postarają się odpowiedzieć na kluczowe pytanie: jak zachowują się ciecze w warunkach mikrograwitacji. Wyniki ich prac mogą odegrać istotną rolę w projektowaniu przyszłych technologii kosmicznych - od systemów zarządzania paliwem i napędem, przez układy chłodzenia, aż po systemy podtrzymywania życia astronautów i nawadniania roślin.
Projekt został oficjalnie zakwalifikowany do prestiżowego programu ESA Academy Experiments Programme. Finałowy etap badań zostanie przeprowadzony w listopadzie 2026 r. podczas kampanii lotów parabolicznych, realizowanej przy wsparciu Biura Edukacji Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA). Loty te, odbywające się na pokładzie specjalnego samolotu Airbus A310 AirZeroG, pozwalają na uzyskanie krótkotrwałego stanu nieważkości, co umożliwia przeprowadzenie testów niemożliwych do zrealizowania w warunkach ziemskich.
Zobacz również:
Studenci zbadają efekt kapilarny w warunkach mikrograwitacji
Głównym celem 11-osobowej grupy badawczej jest dokładne przeanalizowanie zjawiska kapilarnego tam, gdzie ziemska grawitacja jest zniesiona. W codziennym życiu efekt ten możemy zaobserwować m.in. podczas wsiąkania wody w gąbkę czy transportu wilgoci przez systemy korzeniowe roślin. W przestrzeni kosmicznej jego właściwe zrozumienie ma fundamentalne znaczenie dla prawidłowego funkcjonowania kluczowych systemów pokładowych.
"Celem projektu jest zbadanie efektu kapilarnego w warunkach mikrograwitacji. To zjawisko odpowiada za przemieszczanie się cieczy w wąskich przestrzeniach bez udziału sił zewnętrznych. Występuje powszechnie w przyrodzie, m.in. podczas transportu wody w roślinach oraz w wielu rozwiązaniach technicznych. W technologiach kosmicznych odgrywa szczególnie ważną rolę, ponieważ w przestrzeni kosmicznej kontrolowanie przepływu cieczy jest niezbędne m.in. w systemach zarządzania paliwem, chłodzenia, podtrzymywania życia czy uprawy roślin" - tłumaczy Filip Wylęgała, koordynator techniczny projektu z koła naukowego AGH Lunar-Technologies i doktorant Szkoły Doktorskiej AGH.
Młodzi naukowcy stawiają hipotezę, że brak ciążenia pozwoli na wyeliminowanie ograniczeń związanych z ciśnieniem hydrostatycznym, co umożliwi znacznie czystszą i bardziej kontrolowaną obserwację transportu kapilarnego cieczy. Eksperyment CAPYBARA ma ją zweryfikować.
Studenci sami drukują porowate struktury w 3D
W ramach eksperymentu badany będzie przepływ cieczy wewnątrz porowatych struktur o geometrii TPMS (Triply Periodic Minimal Surfaces - potrójnie okresowe powierzchnie minimalne). Są to skomplikowane matematycznie struktury o zerowej średniej krzywiźnie w każdym punkcie, charakteryzujące się ciągłą siecią porów, bardzo wysokim stosunkiem powierzchni do objętości i możliwością pełnej regulacji poziomu porowatości.
Ponieważ ich przydatność w technologiach kosmicznych nie była dotychczas szeroko testowana, eksperyment studentów AGH ma szansę zapełnić tę lukę wiedzy. Członkowie zespołu sami projektują te struktury i drukują je z żywicy w 3D przy użyciu technologii MSLA.
Podczas lotów zbadane zostaną dwa kluczowe parametry: prędkość przepływu - określana na podstawie tempa absorpcji oraz analizy pozycji frontu cieczy rejestrowanej przez kamery; oraz wysokość podnoszenia cieczy - czyli maksymalna ilość płynu, jaką struktura może wchłonąć, mierzona czasem napełniania i głębokością penetracji specjalnego barwnika. Dodatkowo młodzi naukowcy porównają ze sobą różne geometrie TPMS, aby wyłonić te o najwyższej wydajności.
Przetestują kilkaset próbek podczas lotów parabolicznych
Eksperyment CAPYBARA wymagał zaprojektowania zaawansowanego i bezpiecznego układu badawczego, który sprosta surowym wymaganiom lotu parabolicznego, czyli specjalnej metody symulacji warunków kosmicznych, pozwalającej testować sprzęt i prowadzić badania w stanie mikrograwitacji oraz grawitacji częściowej (np. księżycowej czy marsjańskiej).
Efekt ten osiąga się podczas kontrolowanego manewru swobodnego opadania - najpierw samolot stromo wznosi się pod kątem 45 stopni, generując przeciążenie rzędu 1,8 g, po czym pilot redukuje ciąg silników na szczycie paraboli, wprowadzając maszynę w trwający około 20 sekund stan nieważkości. Następnie pilot łagodnie wyrównuje lot, wracając do standardowego przyciągania ziemskiego. Pojedyncza misja składa się zazwyczaj z 15-30 takich parabol, co daje badaczom unikalną, choć krótkotrwałą szansę na analizę zjawisk fizycznych niemożliwych do zaobserwowania na Ziemi.
"Działanie eksperymentu będzie polegało na kontrolowanym, powolnym dozowaniu cieczy do struktur kapilarnych za pomocą strzykawek w trakcie każdej paraboli. Całość będzie zaprogramowana i sterowana za pomocą miniaturowego komputera Raspberry Pi, pod czujnym nadzorem operatorów, wymieniających stelaże z próbkami kapilarnymi pomiędzy kolejnymi parabolami. Przebieg eksperymentu będzie rejestrowany za pomocą aparatów, które umożliwią analizę transportu cieczy w strukturach. Cała konstrukcja zamknięta będzie w szczelnej, aluminiowej skrzyni, która zabezpieczy przed ewentualnym niepożądanym rozlaniem cieczy" - wyjaśnia Filip Wylęgała.
"Udział w programie organizowanym przy wsparciu Biura Edukacji Europejskiej Agencji Kosmicznej to dla studentów AGH nie tylko możliwość realizacji własnego projektu badawczego, ale także prestiżowe wyróżnienie i szansa na zdobycie doświadczenia w międzynarodowym środowisku naukowym zajmującym się technologiami kosmicznymi. Praca nad eksperymentem oraz jego realizacja podczas kampanii lotów parabolicznych pozwolą członkom zespołu rozwijać kompetencje badawcze we współpracy z ekspertami sektora kosmicznego, zdobywając praktyczne doświadczenie w prowadzeniu zaawansowanych badań w warunkach mikrograwitacji" - dodaje prof. Tadeusz Uhl, Dziekan Wydziału Technologii Kosmicznych i opiekun naukowy projektu.
Aby zagwarantować wysoką powtarzalność oraz wiarygodność statystyczną uzyskanych wyników, studenci przetestują łącznie kilkaset próbek. Co dalej? Zebrane dane posłużą do opracowania publikacji w międzynarodowych artykułach naukowych i mogą pomóc w budowaniu nowych strategii zarządzania płynami w kosmosie.
