Vývoj nanosatelitu v „KOSTCE“: Jak simulace pomáhají studentům z YSpace dobýt oběžnou dráhu
Od svého založení v roce 2022 studentský tým YSpace propojuje nadšené studenty různých oborů se společným cílem – vyvíjet vlastní vesmírné mise. Dnes tým stojí u zrodu hned dvou unikátních misí – od prvního návrhu nanosatelitu až po vypuštění, řeší výzvy, které studenty posouvají daleko za hranice běžného studia – přímo do světa skutečného inženýrství.
Je to pro nás způsob, jak si během studia sáhnout na reálný vývoj vesmírné technologie. Nejen teorie, ale opravdová praxe.
—Šimon Sloboda, Vedoucí řízení a komunikace
Za svou existenci už má tým za sebou mimořádné úspěchy: připravuje družici KOSTKA, která má být vynesena na oběžnou dráhu v roce 2026, a zároveň pracuje na misi CIMER, která zkoumá vliv mikrogravitace na bakterie. Nedávno byl tým vybrán do prestižního programu agentury ESA (European Space Agency) – Fly Your Satellite! Design Booster, kde s podporou odborníků posouvají misi CIMER k profesionální kvalitě.
Nápady vznikají ze spolupráce s univerzitami, průmyslem i výzkumnými institucemi. Sledujeme, co trápí kosmický sektor a snažíme se přinášet inovativní řešení. Největší inspirací je pro nás možnost být součástí skutečných vesmírných misí a nabídnout studentům zkušenost, která má smysl.
—Dominik Klement, Vedoucí týmu
Tým YSpace řeší technické i organizační výzvy
Úspěch jejich misí závisí na spoustě faktorů:
- určit vhodné oběžné dráhy (orbity) pro nanosatelit,
- ověřit odolnost a funkčnosti zařízení v souvislosti s vibracemi a termálními změnami během startu a provozu ve vesmíru,
- prokázat, že zařízení splňuje požadavky ESA – včetně například schopnosti samovolné deorbitace do 5 let kvůli prevenci kosmického smetí,
- simulovat komunikační okna a prověřit kvalitu komunikace mezi nanosatelitem a pozemní stanicí.
Jedním z bodů zlomu bylo zjištění, že požadavky ESA jsou opravdu detailní a musíme dokázat každé tvrzení výpočtem nebo simulací. Nestačí mít nápad – musíte ho umět technicky a vědecky obhájit.
—Tomáš Hájek, Vedoucí struktury
Při hledání simulačních nástrojů významnou roli hrála multifyzikálnost, přesnost výpočtů a dostupnost odborných i výukových materiálů (Ansys Innovation Space, Ansys Learning Hub nebo možnost prezenčního školení u nás v SVS FEM).
Rozhodnutí padlo na Ansys hned v několika oblastech:
- Ansys Mechanical: pro strukturní analýzy, posouzení vibrací při startu, termomechanických deformací v extrémních podmínkách vesmíru a kontrolu návrhů s ohledem na minimalizaci hmotnosti.
- Ansys HFSS: pro simulace antén a elektromagnetických vlastností přenosových komponent, zajišťujících kvalitní komunikaci družice.
- Ansys STK: pro analýzu orbitálních parametrů, pokrytí signálem, plánování komunikačních oken a validaci schopnosti splnit kritéria „space debris mitigation“.
Museli jsme prokázat, že samovolně shoří v atmosféře, během 5 let od data startu. Díky STK jsme simulovali její trajektorii a ověřili scénáře deorbitace.
—Šimon Sloboda
Díky simulačním nástrojům tým zásadně snížil počet nutných fyzických testů, které jsou velmi náročné, jak organizačně, tak i finančně. Mezi další pokroky, ke kterým numerické simulace přispěly, byla optimalizace návrhu nanosatelitu a příprava podkladů pro agenturu ESA.
Díky Ansysu můžeme testovat naše návrhy bez nutnosti drahé výroby prototypů. Simulace nám umožňují rychle iterovat a ověřovat konstrukce v podmínkách, které by jinak bylo velmi složité napodobit. Výrazně to zkrátilo vývoj a zvýšilo naši jistotu při rozhodování.
—Dominik Klement
Pro každý studentský nebo akademický tým, který chce reálně pracovat na kosmických projektech, je kombinace simulací a konzultací s odborníky klíčová. Studentský tým YSpace se i díky zkušenostem se softwary Ansys posouvá na vyšší úroveň. A tak budou jeho členové s hrdostí v roce 2026 sledovat, jak jejich první nanosatelit KOSTKA opravdu startuje na oběžnou dráhu. A my to jako jejich partneři budeme napjatě sledovat s nimi.
Galerie fotek YSpace
Pokud vás inspiruje práce týmu YSpace a chcete se dozvědět více o tom, jak mohou simulační nástroje Ansys pomoci i vašemu projektu, neváhejte nás kontaktovat pro nezávaznou konzultaci.
Rádi s vámi probereme možnosti a podělíme se o zkušenosti z praxe.
Webinář o STK
Co je Ansys STK a jak může obohatit vaše projekty?
Jak lze modelovat a simulovat letové trajektorie a satelitní systémy k zajištění optimálních drah a postupů?
Jak můžete analyzovat pokrytí a efektivitu komunikačních systémů a maximalizovat dosah a spolehlivost?
Jak integrovat a využít geoprostorová data pro komplexní analýzu a predikci objektů v pohybu a ve vybraných prostředích?
