21.10.2018
PL EN
24.05.2018 aktualizacja 24.05.2018

Studencki lądownik - bliżej Marsa

Fot. Koło Naukowe OFF-ROAD Politechniki Wrocławskiej Fot. Koło Naukowe OFF-ROAD Politechniki Wrocławskiej

Wrocławscy studenci podjęli wyzwanie, z jakim od lat mierzą się agencje kosmiczne, a które blokuje możliwość zasiedlenia Marsa. Ich pomysł na wielkogabarytowy lądownik marsjański został uznany za jeden z pięciu najlepszych na świecie, zgłoszonych do konkursu „Red Eagle”.

Teraz szukają finansowania na wyjazd do Stanów Zjednoczonych na finał konkursu.

Największym problemem związanym z kolonizacją Marsa jest wysłanie tam całego niezbędnego do przeżycia wyposażenia. Przed studentami postawiono zadanie zaprojektowania lądownika, który umożliwi dostarczenie na Czerwoną Planetę minimum 10 ton ładunku. Jednocześnie chodzi o konstrukcję, którą dałoby się zbudować i wysłać na Marsa do roku 2026.

Projekt Eagle opracowali członkowie Koła Naukowego Pojazdów Niekonwencjonalnych OFF-ROAD z Politechniki Wrocławskiej. Jest to jedyny projekt z Polski wybrany do finału konkursu „Red Eagle - International Student Engineering Contest to Design Mars Lander”, organizowanego przez The Mars Society przy współpracy z NASA. Finał odbędzie się w sierpniu w Pasadenie.

Jak podkreśla liderka grupy Justyna Pelc, studenci z koła naukowego OFF-Road byli wielokrotnie nagradzani na międzynarodowych zawodach łazików marsjańskich Scorpio. W tym roku zmierzyli się z trudniejszym wyzwaniem, które od wielu lat nurtuje wszystkie agencje kosmiczne i blokuje możliwość zasiedlenia Marsa i innych pobliskich planet. Dotychczas największym ładunkiem, jaki ludzkość dostarczyła na Marsa, był ważący około 1 tonę łazik Curiosity.

Szkopuł tkwi w hamowaniu.

"Atmosfera Marsa ma dużo mniejszą gęstość niż ziemską, więc powszechnie stosowane na Ziemi metody takie, jak spadochron, nie sprawdzą się. Innym problemem jest fakt, iż obecne rakiety (oraz rakiety, które do 2026 r. mają powstać) znacznie ograniczają wymiary i wagę lądownika. Dodatkową trudność sprawia też ewentualny powrót z Marsa na Ziemię" – tłumaczy Krzysztof Basiak, specjalista ds. deceleracji, czyli zwalniania i zatrzymywania się.

Konkurs zmuszał do wypracowania rozwiązania dla wielu problemów w zaledwie kilka miesięcy. W interdyscyplinarnym zespole pracowali mechanicy i elektronicy, inżynierowie materiałowi, a także biolodzy i fizycy. Ze względu na specyfikę projektu konieczne było też wsparcie merytoryczne specjalistów z branży. Swoją pomoc zaoferowali pracownicy ESA, CERN oraz Mars Society Polska.

Lądownik Eagle musiał jak najlepiej wykorzystać przestrzeń ładowni rakiety nośnej projektowanej przez NASA - Space Launch System. Jako konstrukcję nośną wykorzystano kadłub półskorupowy. Pozwoliło to uzyskać optymalny stosunek wymaganej wytrzymałości do masy. Ładownia umieszczona w dolnej centralnej części lądownika jest jednocześnie windą towarową, co ułatwia proces rozładunku. Moduł windy bez problemu może być wymieniony na moduł umożliwiający podtrzymanie życia dla ludzi.

Najtrudniejszym zadaniem było znalezienie odpowiednich metod hamowania dla lądownika o znacznej masie. Jak zaznacza Krzysztof Basiak, przy większych masach tak rzadka atmosfera całkowicie wyklucza korzystanie z takich metod hamowania, jak np. spadochrony. Wytracenie prędkości przy użyciu silników (jak miało to miejsce w przypadku lądowań na Księżycu) również nie wchodziło w grę, ze względu na konieczność wykorzystania dużej ilości paliwa rakietowego, a co za tym idzie - bardzo duże koszty, związane głównie z koniecznością transportu paliwa pomiędzy planetami.

Wrocławscy studenci połączyli zatem kilka metod deceleracji: hamowanie aerodynamiczne z wykorzystaniem modułu HIAD (Hypersonic Inflatable Aerodynamic Decelerator) oraz użycie silników rakietowych w końcowej fazie lądowania. HIAD to moduł, który pozwala na zwiększenie efektywnej powierzchni hamowania aerodynamicznego poprzez wypełnienie gazem kilkunastu materiałowych pierścieni o zwiększającej się średnicy, składających się na stożek. Wykorzystanie tej technologii pozwala na wytracenie znaczącej wartości prędkości. Po wykonaniu swojego zadania moduł jest odrzucany, co pozwala na zmniejszenie masy całego lądownika i finalne lądowanie z wykorzystaniem silników.

Studenci zastosowali też innowacyjny druk 3D dla elektroniki lądownika. Dzięki temu znacznie zredukowali masę układów przy jednoczesnym zachowaniu niskich kosztów produkcji. Drukowana elektronika może być bardzo cienka, a jednocześnie giętka. Na obecnym stopniu technologicznym można wydrukować już większość czujników używanych w branży kosmicznej np. temperatury, wilgotności, ciśnienia, siły wiatru, promieniowania UV.

Obecnie studenci szukają środków na sfinansowanie udziału w finale konkursu, który odbywa się w Stanach Zjednoczonych. Potrzebują pieniędzy na lot i zakwaterowanie. "Szukamy osób i podmiotów, które chciałyby nas wesprzeć. Jako jedna z pięciu drużyn na świecie i jedyna z Polski, będziemy na tych zawodach reprezentować nie tylko naszą uczelnię, ale i cały Polski Sektor Kosmiczny" – mówi Ania Wójcik, lider techniczny projektu. Informacje o prowadzonej zbiórce znajdują się na stronie internetowej: www.scorpio.pwr.edu.pl

PAP – Nauka w Polsce

kol/ zan/

Copyright © Fundacja PAP 2018