Projekt lądownika marsjańskiego „Eagle” przygotowany przez studentów z Koła Naukowego Off-Road Politechniki Wrocławskiej zajął II miejsce w międzynarodowym konkursie organizowanym przez The Mars Society i NASA. W nagrodę nasi młodzi konstruktorzy otrzymali 5 tys. dolarów

Głównym zadaniem w konkursie było opracowanie koncepcji lądownika, który umożliwiłby dostarczenie na Czerwoną Planetę 10 ton ładunku, używając jedynie dostępnych lub możliwych do opracowania do 2026 r. technologii. Cały projekt miał być zrealizowany tak, aby jego wykonanie było jak najprostsze, najbezpieczniejsze, a przede wszystkim – jak najtańsze.

Do rywalizacji stanęło 15 studenckich zespołów z całego świata, a do ścisłego finału zakwalifikowało się pięć z nich. Oprócz drużyny z Politechniki Wrocławskiej znalazły się w nim ekipy z Francji i USA, oraz dwie grupy mieszane - niemiecko-szwedzka i włosko-indyjska.

Zwycięzców poznaliśmy podczas zjazdu międzynarodowej konwencji The Mars Society, która odbyła się w Pasadenie (USA). Wszystkie drużyny miały 40 minut na zaprezentowanie swoich pomysłów. Ostatecznie nasi studenci zajęli w konkursie II miejsce, a do zwycięstwa zabrakło im zaledwie jednego punktu.

Najtrudniej zahamować

Przygotowując projekt lądownika młodzi konstruktorzy jako konstrukcję nośną wykorzystali kadłub półskorupowy pozwalający na uzyskanie optymalnego stosunku wymaganej wytrzymałości do masy. Ładownia, która została umieszczona w dolnej centralnej części lądownika, jest jednocześnie windą towarową, co znacznie ułatwia proces rozładunku. Natomiast przestrzeń ładunkowa zaprojektowana jest w ten sposób, że moduł windy bez problemu może być wymieniony na moduł umożliwiający podtrzymanie życia dla ludzi.

Najtrudniejszym zadaniem było opracowanie metody deceleracji, czyli zwalnianie statku w trakcie wchodzenia w atmosferę. Zagadnienie to jest trudne ze względu na charakterystykę atmosfery Marsa, która przy większych masach całkowicie wyklucza korzystanie z takich metod hamowania jak np. spadochrony. Wytracenie prędkości przy użyciu silników również nie wchodzi w grę, ze względu na konieczność wykorzystania dużej ilości paliwa rakietowego, a co za tym idzie bardzo duże koszty.

– Jedynym rozsądnym rozwiązaniem jest połączenie kilku metod deceleracji. W naszym projekcie są to hamowanie aerodynamiczne z wykorzystaniem modułu HIAD (Hypersonic Inflatable Aerodynamic Decelerator) oraz użycie silników rakietowych w końcowej fazie lądowania – wyjaśnia Justyna Pelc, wiceprezes Koła Naukowego Off-Road.

HIAD to moduł, który umożliwia zwiększenie efektywnej powierzchni hamowania aerodynamicznego poprzez wypełnienie gazem kilkunastu materiałowych pierścieni o zwiększającej się średnicy, składających się na stożek. Zastosowanie 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. 

W przygotowanym projekcie nasi studenci wykorzystali także technologię druku 3D elektroniki. Pozwoliło to znacznie zredukować masę układów przy jednoczesnym zachowaniu niskich kosztów produkcji. Drukowana elektronika może być również bardzo cienka, a jednocześnie giętka. Obecnie można już bowiem wydrukować większość czujników używanych w branży kosmicznej np. temperatury, wilgotności, ciśnienia, siły wiatru czy promieniowania UV.

Oprócz mechaników i elektroników w skład ekipy pracującej nad lądownikiem weszli także inżynierzy materiałowi, biolodzy i fizycy.

Koło Naukowe Pojazdów Niekonwencjonalnych Off-Road działa przy katedrze Inżynierii Maszyn Roboczych i Pojazdów Przemysłowych na Wydziale Mechanicznym Politechniki Wrocławskiej. Studenci pracują w nim m.in. nad łazikami marsjańskimi znanymi pod nazwą „Scorpio”, które wielokrotnie nagradzane były na prestiżowych zawodach.

Więcej informacji o działalności koła na profilu na Facebooku.

mic