Projekt lądownika marsjańskiego „Eagle” przygotowany przez studentów z Koła Naukowego Off-Road Politechniki Wrocławskiej znalazł się w finale międzynarodowego konkursu organizowanego przez The Mars Society i NASA

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.

– To spore wyzwanie, ponieważ dotychczas największym ładunkiem, jaki ludzkość dostarczyła na Marsa, był ważący około 1 tonę łazik Curiosity. Jednak bez stworzenia lądownika, który będzie w stanie przetransportować bezpiecznie na powierzchnię Marsa większy ładunek, niemożliwy będzie podbój tej planety – tłumaczy Justyna Pelc, wiceprezes Koła Naukowego Off-Road.

Interdyscyplinarny zespół

Nasi studenci przygotowania do realizacji projektu rozpoczęli od stworzenia interdyscyplinarnej drużyny. Oprócz mechaników i elektroników w skład ekipy weszli także inżynierzy materiałowi, biolodzy i fizycy.

– Musieliśmy się także nauczyć pozyskiwania informacji oraz organizacji tego typu przedsięwzięć. Nawiązaliśmy więc współpracę ze specjalistami z ESA, CERN oraz Mars Society Polska. Oprócz tego uzyskaliśmy przydatne wskazówki od profesorów naszej uczelni. Mimo to ilość czasu, który musieliśmy poświęć na badania i spotkania projektowe, przerósł nasze wszelkie oczekiwania – przyznaje Justyna Pelc.

Ostatecznie jednak studentom udało się przygotować projekt lądownika, który zgłosili do konkursu. 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.

HIAD i druk 3D elektroniki

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.

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.

– Co ciekawe, w dniu wysyłania końcowego raportu do organizatorów konkursu, NASA opublikowało film, przedstawiający po raz pierwszy ich koncepcję lądownika marsjańskiego. Z dumą możemy powiedzieć, że pomysłowością dorównujemy największym „mózgom” branży kosmicznej, ponieważ nasza koncepcja podążała w tym samym kierunku – podkreśla studentka. 

Finał w sierpniu

W sumie do konkursu zgłoszono 15 projektów, z których pięć zostało zakwalifikowanych do ścisłego finału. Zwycięzców poznamy pod koniec sierpnia podczas zjazdu międzynarodowej konwencji The Mars Society, która odbędzie się w Pasadenie (USA). Główną nagrodą w konkursie jest 10 tys. dolarów.

– Od spełniania naszych marzeń i wzięcia udziału w finale konkursu, który odbywa się w Stanach Zjednoczonych, dzieli nas tylko... spora suma pieniędzy. Potrzebujemy ich na lot i zakwaterowanie dla naszych członków. Obecnie szukamy osób i podmiotów, które chciałyby nas wesprzeć – przyznała Justyna Pelc.

Zaangażowani w konkurs studenci działają jako część Koła Naukowego Pojazdów Niekonwencjonalnych Off-Road przy katedrze Inżynierii Maszyn Roboczych i Pojazdów Przemysłowych na Wydziale Mechanicznym Politechniki Wrocławskiej. Koło pracuje m.in. nad łazikami marsjańskimi znanymi pod nazwą „Scorpio”, które wielokrotnie nagradzane były na prestiżowych zawodach.

Więcej informacji o kole na Facebooku.

mic