Abstrakt:
Výzkum v oblasti kosmické tribologie se zaměřuje na řešení problémů spojených s mazáním v kosmických mechanismech. Díky podobným podmínkám nacházejí vyvinuté technologie uplatnění i v pozemských vakuových systémech, což přináší přidanou hodnotu do průmyslových aplikací.

Cíle výzkumu:

• Provádět špičkový výzkum v oblasti mazání kosmických mechanismů pevnými a kapalnými mazivy s cílem prodloužit jejich životnost a zvýšit spolehlivost.

• Poskytovat expertní poradenství a tribologické analýzy při návrhu kosmických mechanismů pro průmyslové partnery.

• Posuzovat kompatibilitu a interakce mazání s dalšími subsystémy kosmických lodí.

Specifikace výzkumu:
Kosmická tribologie se zabývá studiem tření, opotřebení a mazání materiálů v extrémních vesmírných podmínkách, kde běžné pozemské přístupy často selhávají. Vesmírné prostředí přináší specifické výzvy jako jsou vakuum, mikrogravitace, extrémní teplotní změny a vystavení radiaci, které zásadně ovlivňují vlastnosti materiálů a maziv. Běžná maziva se ve vakuu odpařují, což zvyšuje riziko selhání mechanických součástí, jako jsou ložiska a klouby nebo ozubená kola v satelitech a kosmických lodích.

Metodologie výzkumu kombinuje teoretické studie s experimenty v simulovaných podmínkách. Experimenty probíhají na pokročilých tribometrech, které fungují ve vakuu a v širokém rozsahu teplot, a v klimatických vakuových komorách (TVAC). Testují se různé druhy materiálů, od pevných maziv na MoS2 až po kapalná či plastická maziva na bázi PFPE či MAC. Klíčové je pochopit fungování mazaného uzlu jako celku – nejen vlivu samotného maziva, ale i vzájemných interakcí mezi mazivem, povrchy a provozními podmínkami. Tento přístup umožňuje lepší porozumění celého systému.

Výsledky výzkumu nacházejí uplatnění při návrhu celých mechanismů či komplexních komponent, jako jsou valivá ložiska a převody, i jednodušších komponent, například pružin, čepů nebo kloubů. Každá taková součást pracuje v unikátním prostředí a vyžaduje specifický přístup k návrhu jak komponenty samotné, tak i systému mazání. Přístup k návrhu ložiska pro satelit na nízké oběžné dráze se například zásadně liší od přístupu pro ložisko v kole autonomního vozidla na Marsu.

Publikace:
POUZAR, J.; KOŠŤÁL, D.; ŠPERKA, P.; KŘUPKA, I.; HARTL, M. Experimental study of space lubricant evaporation in a high vacuum environment. Vacuum, 2023, vol. 219, no. A, p. 1-7. ISSN: 0042-207X. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2023.112758

KOŠŤÁL, D.; ŠPERKA, P.; CHMELAR, J.; VITEK, P.; POLAK, M.; KŘUPKA, I. Comparison of Grease and Solid Lubrication of Rolling Bearings Under Small-Stroke Reciprocationfor Space Applications. Tribology in Industry, 2020, vol. 42, no. 1, p. 146-158. ISSN: 0354-8996. https://doi.org/10.24874/ti.2020.42.01.14

Partneři a spolupráce:
Frentech aerospace, s.r.o., Jarní 977/48, 614 00 Brno, Česká republika.

Honyewell spol. s r.o. – HTS CZ o.z., Tuřanka 1387/100, 627 00 Brno, Česká republika.

Thales Alenia Space, 100 boulevard du midi, 06156 CANNES LA BOCCA, Francie.

The EUROPEAN SPACE AGENCY (ESA), 24 rue du Général Bertrand, CS 30798, 75345 Paris CEDEX 7, Francie.

Hikade Technologies, Purkyňova 2836/79a, 612 00 Brno, Česká republika.

Toptec, Sobotecká 1660, 511 01 Turnov, Česká republika.

Projekty:
Rotační aktuátor pro vesmírné aplikace, Technologická agentura ČR – Program na podporu aplikovaného výzkumu a experimentálního vývoje EPSILON, TH02010205, 2017-2019.

Automatické nanášení speciálních maziv na tribologické komponenty vesmírných mechanismů, Technologická agentura ČR – Program průmyslového výzkumu a experimentálního vývoje TREND,, FW06010110, 2023-2025.

Polohovací mechanismus pro optickou komunikaci mezi satelity, Technologická agentura ČR – Program průmyslového výzkumu a experimentálního vývoje TREND, FW01010297, 2020-2022.

Effect of local geometrical changes and polarization of labyrinth seal surfaces on the evaporation rate of liquid lubricants in space applications, European space agency no. 4000139889, 2023-2025.

Kontaktní osoba:
Ing. David Košťál, Ph.D.