Revista >> Martie 2020 [Nr. 222] >> Cover Story

30 de ani de evoluţie a brandului COMOTI

Eva Barca

19 Martie 2020

Determinarea experimentală (Fig.2) a performanțelor propulsorului (forță de tracțiune, impuls specific, eficiență) a fost obținută prin monitorizarea parametrilor plasmei (temperatura electronilor, densitatea plasmei) în cadrul analizei spectrale. Pentru o putere RF maximă de alimentare de 200 W, un debit de argon de 100 sccm, o inducție magnetică de 300 Gauss a fost determinată o densitate a plasmei de până la1014 cm-3, o forță de tracțiune de 5.5 mN, eficiență de 25.2% și un unghi de divergență a jetului de 40°.
În urma desfășurării campaniilor ample de testare în mediu relevant de laborator, prototipul a demonstrat un potențial remarcabil de a fi implementat în misiunile promovate de Agenția Spațială Europeană, precum explorarea spațiului cosmic (misiuni interplanetare către Mercur sau Marte), programul EVO Galileo, în sectorul comercial al telecomunicațiilor (transfer orbital sau control al atitudinii) sau în misiunile de observare a Pământului.

Pentru a dobândi o autonomie strategică în industria spațială, prin Planul Propriu Multianual de Dezvoltare, COMOTI urmărește dezvoltarea unei familii de propulsoare elctromagnetice bazate pe surse RF de plasmă, în contextul reducerii costurilor prin modularitatea sistemului, a scalabilității, fiabilității și a transferului conținutului informațional între prototipuri.

Dezvoltare și validare experimentală a unui sistem de etanșare și închidere pentru misiuni spațiale de explorare

Misiunile de prelevare și aducere pe Pământ a probelor de regolith reprezintă una din cele mai bune oportunități pentru a analiza în detaliu și a înțelege Sistemul nostru Solar (origine, compoziție, existența micro-organismelor, etc.). Succesul unei astfel de misiuni constă în deplasarea până la obiectul ceresc de interes, prelevarea probelor de regolith și securizarea lor cu ajutorul unui sistem special, și, în final, aducerea lor înapoi pe Pământ. O astfel de misiune reprezintă o provocare tehnică în ceea ce privește sistemele care alcătuiesc nava spațială. Totodată, proba de sol prelevată necesită o atenție specială, pentru a evita contaminarea obiectului de interes, cât și a Pământului, fiind necesare respectarea unor cerințe de protecție planetară.

Unul din cei doi sateliți naturali ai lui Marte este Phobos, un corp ceresc cu gravitație mai mică decât cea terestră, având o importanță științifică deosebită, întrucât nu se cunosc multe despre originea acestuia. Împreună cu „fratele” lui, Deimos, compoziția lui Phobos poate oferi informații despre corpurile cerești din afara Sistemului nostru Solar, precum și informații despre suprafața planetei Marte, datorită fenomenului cunoscut sub numele de „impact ejecta”. Astfel, în urma acestui fenomen, cercetătorii estimează că solul de pe Phobos (regolith) conține aproximativ 200 ppm (părți per milion) particule având ca origine planeta Marte.

În cadrul programului de explorare robotică a planetei Marte, Agenția Spațială Europeană consideră misiunea de prelevare a unei probe de sol de pe Marte ca un obiectiv pe termen lung. Unul din obiectivele pe termen scurt este colectarea și aducerea a 100 de grame de regolith de pe suprafața lui Phobos având în vedere respectarea normelor de protecție planetară.
Pe baza capabilităților și experienței în domenii de vârf, ESA a selectat Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare Turbomotoare COMOTI pentru dezvoltarea și validarea sistemului de etanșare și închidere pentru o misiune de colectare și aducere de regolith de pe suprafața lui Phobos, unul din cei doi sateliți naturali ai lui Marte. Pornind de la un set de cerințe impuse de ESA, COMOTI a proiectat, dezvoltat și testat un sistem ce poate fi folosit pentru misiuni de prelevare de probe (și nu numai). Arhitectura generală a sistemului împreună cu configurațiile ce au fost realizate și testate sunt prezentate mai jos.

Sistemul dezvoltat de COMOTI (Fig. 3) cuprinde două componente principale: un recipient de securizare a probei prelevate denumit „vault” și un mecanism de etanșare și închidere. Vault-ul este o componentă metalică echipată cu un sistem redundant de etanșare ce va stoca probele prelevate până la sosirea lor pe Pământ. Mecanismul de etanșare și închidere constă în două elemente principale: un container pentru proba de regolith, ale cărui suprafețe exterioare sunt folosite pentru a asigura etanșeitatea vault-ului (având rolul unui capac), și un mecanism de închidere având dublu rol: compensează erorile de poziționare ale brațului robotic relativ la vault și asigură forța necesară închiderii. Mecanismul de închidere este echipat cu 6 arcuri de compresiune elicoidale, capabile să genereze o forță de 3000 N.
Sistemul proiectat și realizat în cadrul COMOTI a fost supus unei ample campanii de testare (Fig. 4), specifică domeniului spațial, urmărind un plan de testare atent structurat. Planul de testare a fost împărțit în mai multe secvențe ce reflectă profilul misiunii, precum solicitări mecanice corespunzătoare celor apărute în timpul lansării de pe Pământ (niveluri ridicate de vibrații), șocuri specifice desprinderii treptelor lansatorului, teste funcționale în mediu similar spațiului cosmic sau teste de impact ce simulează reîntoarcerea pe Pământ prin cădere liberă fără parașută. Fiecare test a fost urmat de o verificare funcțională a sistemului, constând în demonstrarea funcționalității mecanismului de închidere și evaluarea etanșeității vault-ului închis.

Acest proiect de dezvoltare a unui sistem de etanșare și închidere dedicat industriei spațiale este primul de acest fel desfășurat în cadrul COMOTI și cel mai complex de până acum, întrucât a fost urmărit întregul proces de dezvoltare al unui produs pentru spațiu, de la analiza cerințelor, la proiectare, fabricație și validare prin teste. În urma campaniei de testare întreprinse, întregul set de cerințe a fost validat cu succes, atingând astfel un grad de maturitate tehnologică echivalent cu TRL5.
Implementarea acestui proiect a fost laborioasă, necesitând o coordonare excelentă, implicarea de cercetători cu o vastă experiență, precum și un număr însemnat de facilități de producție și testare. Toate obiectivele proiectului au fost îndeplinite, iar sistemul dezvoltat s-a dovedit a fi excelent pentru o viitoare misiune spațială. Prin acest proiect s-a mai făcut încă un pas spre dezvoltarea și producerea de sisteme destinate industriei spațiale în COMOTI, respectiv România.

Tehnologie inovativă de stocare a energiei prin utilizarea de compresoare și expandere cu șurub
Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare Turbomotoare COMOTI, cu preocupări majore în rezolvarea provocărilor din industria energetică a României, a participat la o competiție pentru Programul Operațional Competitivitate (POC), organizată de Autoritatea Națională pentru Cercetare Științifică și Inovare, în numele și pentru Ministerul Fondurilor Europene (MFE), cu un proiect dedicat soluționării stocării de energie, denumit: Tehnologie inovativă de stocare a energiei în sistem CAES prin utilizarea de compresoare și expandere cu șurub.