Szymon w kolejnej edycji „Inżynierów Przyszłości”

18 listopada 2025 roku w Muzeum Gazowni Warszawskiej odbyło się spotkanie inaugurujące III edycję programu „Inżynierowie Przyszłości” Fundacji PGNiG im. Ignacego Łukasiewicza. Program ma na celu wspieranie uczniów szkół ponadpodstawowych w rozwijaniu kompetencji z zakresu nauk ścisłych i inżynierii, promowanie innowacyjności oraz integrację środowiska edukacyjnego z przemysłem.

W wydarzeniu uczestniczyli laureaci konkursu kwalifikacyjnego, ich opiekunowie, specjaliści oraz przedstawiciele branży technologicznej. Naszą szkołę reprezentowali: Szymon Jagiełło z kl. 4bT i opiekun koła TechnoZONE, Marek Braun. Przed nimi pół roku pracy nad nowatorskim projektem stabilizacji kapsuły badawczej podczepionej pod balonem stratosferycznym.

Szymon rozpoczął realizacją innowacyjnego projektu „Strato-Balans” – systemu pasywnej stabilizacji gondoli balonu stratosferycznego, zdolnego do pracy w warunkach zmiennej gęstości atmosfery. Projekt koncentruje się na rozwiązaniu istotnego problemu inżynierskiego – niekontrolowanej rotacji gondoli podczas lotu, która znacząco pogarsza jakość rejestrowanych danych pomiarowych oraz materiału wizyjnego.

Hipoteza badawcza zakłada, że możliwe jest skuteczne ograniczenie ruchów obrotowych gondoli bez użycia układów aktywnych, poprzez odpowiednie wykorzystanie zjawisk fizycznych takich jak efekt żyroskopowy oraz zwiększony moment bezwładności. Kluczowym założeniem projektu jest opracowanie układu o niskiej masie, wysokiej niezawodności oraz odporności na ekstremalne warunki środowiskowe – w szczególności niską temperaturę, obniżone ciśnienie oraz znaczące zmiany gęstości powietrza wraz z wysokością.

W ramach prac projektowych zaprojektowano i wykonano zestaw elementów stabilizujących, w tym specjalnie ukształtowanych śmigieł wytwarzanych w technologii druku 3D. Śmigła te zamontowano pod określonym kątem względem osi gondoli, tak aby podczas wznoszenia balonu mogły być wprawiane w ruch obrotowy przez przepływ powietrza wynikający z prędkości pionowej układu. W efekcie mają one generować moment przeciwdziałający niepożądanej rotacji.

Projekt będzie realizowany w sposób iteracyjny. W pierwszym etapie przeprowadzone zostaną testy prototypowych rozwiązań w warunkach naziemnych, pozwalające na weryfikację podstawowych założeń koncepcji. Następnie planowana jest optymalizacja geometrii łopat, dobór materiałów konstrukcyjnych (w tym tworzyw o podwyższonej wytrzymałości i odporności środowiskowej) oraz minimalizacja strat energii wynikających z tarcia poprzez zastosowanie odpowiednich łożysk.

Kolejnym etapem będzie integracja systemu z gondolą balonu stratosferycznego oraz przygotowanie pełnej misji eksperymentalnej. W trakcie lotu planowane jest rejestrowanie danych z czujników inercyjnych oraz modułu GPS, co umożliwi szczegółową analizę ruchu gondoli, jej stabilności oraz trajektorii lotu. Dodatkowo prowadzone będą pomiary parametrów środowiskowych, takich jak temperatura i ciśnienie, w funkcji wysokości.

Zgromadzone dane zostaną poddane analizie numerycznej w środowisku obliczeniowym, co pozwoli na ocenę skuteczności zaproponowanego rozwiązania oraz identyfikację ewentualnych źródeł błędów pomiarowych. Wyniki eksperymentów posłużą do dalszego doskonalenia konstrukcji oraz weryfikacji przyjętej hipotezy badawczej.

Projekt „Strato-Balans” wpisuje się w nowoczesne podejście do edukacji inżynierskiej, łącząc teorię z praktyką oraz umożliwiając realizację badań w rzeczywistych warunkach stratosferycznych. Planowane działania stanowią przykład wykorzystania fundamentalnych zjawisk fizycznych do rozwiązywania złożonych problemów technicznych przy jednoczesnym uwzględnieniu ograniczeń masowych i energetycznych.