понеділок, 23 березня 2020 р.

«КОСМІЧНА МАЙСТЕРНЯ» У ЦЕНТРІ КИЄВА

На початку 2018 року мільйони людей у всьому світі спостерігали за запуском в космос червоної Тесли Ілона Маска, обговорювали деталі польоту. Спостерігали за запуском і студенти Національного авіаційного університету в Києві. Говорили про те, що непогано було б і самим спробувати змайструвати і запустити хоча б найпростішу ракету.
Саме в цей час до Ради молодих вчених НАУ звернувся старший науковий співробітник хімічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка Сергій Піпко з пропозицією створити команду студентів і будувати експериментальні ракети. Голова Ради  Ксенія Семенова швидко зібрала групу студентів і через кілька днів в університеті вже кипіла робота: було створено Студентське конструкторське бюро експериментального ракетобудування NAURocket (facebook.com/NAURocket) і три команди почали майструвати ракети.

Сергій Піпко – відомий ентузіаст та майстер з конструювання експериментальних ракет. Каже: зацікавився ракетобудуванням ще в школі, а перший «двигун» зробив з целулоїдної іграшки. З часом захоплення лише міцніло – на початку 2000-х пан Сергій був одним з організаторів ракетного форуму України (http://forum.modelka.com.ua/forums/187-Ракеты) та створив київську ракетну групу.
«Гаражні» ракети
Сьогодні Сергій Піпко очолює Студентське конструкторське бюро експериментального ракетобудування. І Сергій, і його учні переконані, що київське КБ у майбутньому ще позмагається з європейськими студентськими групами з ракетобудування. Бо ж у світі (в Європі, США, Індії, Туреччині, Бразилії) студентське ракетобудування (та й просто любительське) надзвичайно поширене.
– Історія цього руху – надзвичайно цікава, – розповідає Сергій Євгенович. – У Сполучених Штатах, починаючи з 40-х років минулого століття, любительське ракетобудування розвивалося надзвичайно потужно. Американці робили ракети в гаражах і запускали їх.
Швидко виникла інфраструктура для забезпечення цього напрямку «народної» творчості. У магазинах пропонували деталі для ракет, з’явилися полігони, правила і нормативні акти, які унормовують безпеку запусків.
Сьогодні таких любителів у США – десятки тисяч. «Забронювати» місце для запуску на полігоні дуже просто: для цього варто повідомити час старту, вказати, яку ракету запускатимуть та очікувану висоту польоту.
Надзвичайно популярним є й студентське ракетобудування. Команди університетів змагаються – чия ракета злетить вище, чий двигун досконаліший, скільки «супутників» піднімає ракета. (Ці супутники можуть бути зовсім невеличкі, розміром з банку «Кока-коли». За умовами змагань, під час спуску ці «супутники» мають фотографувати об’єкти, збирати дані тощо). Участь (і особливо перемога) у змаганнях з експериментального ракетобудування є чудовим доповненням до CV майбутнього випускника.
Рекорд висоти польоту любительської (гаражної ракети) складає 112 кілометрів, його було встановлено у 2004 році у США. Рекорд студентської ракети – 100 кілометрів.
Перший запуск
Запитую у пана Сергія: який його власний рекорд та як високо підіймаються студентські ракети сьогодні?
– Ми можемо зібрати досить потужну модель, яка підніметься дуже високо, відповідає він. – Але дотримуємося суворих правил безпеки, тому обмежуємо висоту польоту.
Каже: ракета важить декілька кілограмів, тому потрібно точно розрахувати, як і де вона приземлиться, врахувати можливі відхилення від траєкторії.  Для запусків знайшли велике поле за Києвом (приблизно 3 на 3,5 кілометра), і саме там відбуваються запуски. З міркувань безпеки студенти майстрували ракети, які можуть піднятися на кілометр, не вище.
Три перші ракети зробили за два місяці і вже в квітні 2018 року відбулися старти, це були перши успішні запуски студентських ракет в Україні.
– Це були справжні експериментальні ракети – з бортовою електронікою та парашутною системою, – продовжує розповідь керівник КБ. – Я створив спеціальний сайт (serge77-rocketry.net), виклав покрокові інструкції – як спроектувати ракету, розрахувати траєкторію, побудувати корпус, налаштувати електроніку. Студенти, звісно, скористалися цими порадами, але також запропонували чимало власних рішень. Коли ракети злетіли, ми були неймовірно щасливими!
На «карамельному» паливі
У перші місяці ракети конструювали в одній з аудиторій НАУ. Вранці приносили деталі, півдня майстрували, а увечері – забирали їх додому. Носити туди-сюди деталі та інструменти було непросто. Влітку, коли студенти роз’їхалися, ракетобудівників пустили працювати в NAU-HUB, а восени студенти продовжили роботу у особистій майстерні викладача. Нині у цій «космічній майстерні» щодня «кипить робота», тут працюють студенти з різних київських університетів. До речі, кожна з ракет має своє ім’я, це і «Марс», і «42» (саме це число після довгих роздумів видав комп’ютер у відповідь на запитання про сенс життя у книзі Дугласа Адамса «Автостопом по Галактиці». Гасло героя цієї книги «Dont panic» було розміщено на панелі автівки, яку Ілон Маск відправив у космос та на самої ракеті 42).
…Як же відбувається створення ракети у студентській майстерні і на якому паливі підіймаються в небо змайстровані апарати?
Керівник КБ каже: перші п’ять ракет (три з них запустили у 2018, ще дві – у 2019 році) працювали на так званому «карамельному паливі». На 65 відсотків воно складається з нітрату калію, на 35 відсотків з цукру (цукор студенти замінили на спирт, який виробляють з глюкози). Таке паливо можна зробити навіть у домашніх умовах і воно більш безпечне. Космічна ракета на такому не злетить, але невеликі – злітають успішно.
Перед тим, як майструвати ракету, студенти «прописують» технічне завдання: визначають висоту, на яку має піднятися апарат, прораховують його вагу та траєкторію польоту. Потім майбутню ракету проектують за допомогою спеціальних програм. Справжнім майстром проектування у КБ є студентка КНУБА Ірина Гребеньова.
Ще одна важлива частина ракети – електроніка, за неї відповідає студент Політехнічного ліцею НТУУ «КПІ» Олександр Гуріновіч. На спеціальному каркасі встановлюють датчики, барометр, акселерометр (він показує прискорення), гіроскоп ( фіксує обертання пристрою). Датчики показують, як працює двигун на старті та під час підйому. Коли акселерометр і барометр показують, що ракета досягла вищої точки траєкторії і починає знижуватися, мікропроцесор спочатку викидає маленький парашут, а на висоті 200-300 метрів – великий.
Пошити парашут для ракети також не просто. Треба врахувати розміри і конфігурацію купола, масу апарату. Також на ракети встановлюють навігаційні трекери – щоб не загубити її після приземлення.
Запитуємо: як і де студенти виготовляють деталі для ракет?
– Пластикові каркаси для електронної начинки студенти самі друкують на 3D-принтері, – каже пан Сергій. – Скористатися таким принтером можна безкоштовно у фаб-лабі, який створено за кошти Громадського бюджету Києва (автор проекту – молодий науковець НАУ Ксенія Семенова). Для однієї ракети потрібно приблизно півкілограму пластику.
Основний корпус виготовляють з труб (пластикових чи алюмінієвих), які можна купити в будівельному магазині. Стабілізатори (вони потрібні для того, щоб ракета не «крутилася» в повітрі, вирізають з фанери на лазерному станку або виготовляють з композитного материалу. За конструкцію ракети відповідають студенти НАУ Ніколай Обухов та КМА Андрій Ткаченко.
Уже готова ракета для підйому на висоту 3 кілометри, її планують запустити в небо у квітні.
Залучити і школярів, і студентів
А ще «в роботі» у ентузіастів зі Студентського конструкторське бюро – проведення Кубку з експериментального ракетобудування. Це також проект-переможець ГБ-3 Києва (автор проекту – Ілона Мошелюк).
– Ми готуємо чемпіонат з експериментального ракетобудування, – розповідає Сергій Піпко. – Сьогодні команди майструють ракети, запустимо їх у квітні чи травні.
Розпорядником коштів і партнером у проекті є Київський Палац дітей та юнацтва. Саме педагоги палацу розповіли про майбутні змагання старшокласникам та запросили до участі школи столиці.
– Дуже багато старшокласників і студентів висловили бажання взяти участь у кубку і побудувати ракети. Це – чудово. – Посміхається співрозмовник.
Дуже швидко було створено 28 команд, які отримали перше завдання – зробити «чорновий» проект майбутньої ракети. Учасники отримали покрокові інструкції та «підказки», як це зробити. Втім, перше «космічне» випробування пройшли не всі. Нині до фінального етапу готуються 15 команд – 13 з них київські, а дві – з міста Суми (молодь з цього міста дізналася про київську ініціативу і попросилася до столичного «космічного гурту»). Закуплено обладнання та деталі для майбутніх апаратів, і учні та студенти майструють ракети.
Це будуть не «гаражні», а справжні експериментальні апарати, за допомогою яких можна провести експерименти з аеродинаміки, повправлятися в розрахунках траєкторій.
По-дорослому
А ще студентська ракетна група працює над створенням потужної ракети «Київ-1». Кошти на її створення вдалося отримати завдяки перемозі у Громадському бюджеті Києва. Ракета буде надзвуковою – вона злетить на твердому паливі, який за складом близький до того, на якому літали «Шатли».
– Нещодавно ми отримали дозвіл на запуск ракет на одному з військом полігонів під Чернігівом, – продовжує розповідь Сергій Піпко. – І нарешті зможемо «розвернутися». Плануємо, що ракета підніметься в небо на сім кілометрів.
Студенти уже зібрали електроніку для «Києва-1», залишилося змайструвати двигун, корпус та парашутну систему. Запуск заплановано на літо 2020 року.
Також у планах ракетобудівників – створення і запуск ракети, яка має піднятися в небо на сто кілометрів. Керівник КБ каже: про це бажання дізналися в Українському гідрометеорологічному інституті НАН та Національному центрі управління та випробування космічних засобів і запропонували співпрацю. Вчені давно мріють вивчати параметри атмосфери на такій висоті, тому пропонують об’єднати зусилля і сконструювати «метеорологічну ракету». Вклад студентів – конструювання ракети, вклад «дорослої науки» – забезпечення обладнанням для досліджень атмосфери.
…Студентів з ракетної групи часто називають мрійниками. Втім, навички та наукові вміння, які вони здобувають під час проектування, розрахунків, роботи на 3D-принтері й лазерних верстатах – цілком реальні. І вони точно їм знадобляться.

Світлана ГАЛАТА
«Освіта України», 23 березня 2020 року

1 коментар:

  1. 100 км - солідно. Ще трохи, і можна брати комерційні замовлення https://studfile.net/preview/5376626/page:3/

    ВідповістиВидалити