Studencki lądownik w konkursie Red Eagle

0

Projekt Eagle to studencki projekt wielkogabarytowego lądownika marsjańskiego, realizowany przez studentów Politechniki Wrocławskiej. Jako jeden z 5 najlepszych projektów, i przy tym jedyny z Polski został wybrany do finału konkursu Red Eagle.

Konkurs Red Eagle – International Student Engineering Contest to Design Mars Lander, organizowany przez Towarzystwo Marsjańskie przy współpracy z NASA, odbędzie się w sierpniu w Pasadenie w USA.

Projekt powstał w ramach działalności Koła Naukowego Pojazdów Niekonwencjonalnych OFF-ROAD na Politechnice Wrocławskiej, znanego z wielokrotnie nagradzanych na międzynarodowych zawodach łazików marsjańskich Scorpio – mówi Justyna Pelc, lider Projektu Eagle

Jednym z problemów związanym z kolonizacją Marsa jest znalezienie sposobu na wysłanie tam wielu ton niezbędnego sprzętu i wyposażenia. Dlatego przed studentami postawiono zadanie zaprojektowania lądownika, który umożliwi dostarczenie na Czerwona Planetę minimum 10 ton ładunku. Jednocześnie, konstrukcja musiała być możliwa do zbudowania i wysłania na Marsa do 2026 roku. Dotychczas najcięższym ładunkiem, jaki trafił Marsa, był ważący około 1 tonę łazik Curiosity.

Pierwszym problemem jest atmosfera Marsa. Ma dużo mniejszą gęstość niż ziemską, więc powszechnie stosowanych na Ziemi metod takie, jak np. 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 trudnością sprawia też ewentualny powrót z Marsa na Ziemię… – tłumaczy Krzysztof Basiak, specjalista ds. deceleracji

Zadanie wymagało kompleksowego podejścia od studentów. Zespół złożony był ze specjalistów z zupełnie różnych dziedzin – od mechaników i elektroników, przez inżynierów materiałowych po biologów oraz fizyków. Ze względu na specyfikę projektu, konieczne było też wsparcie merytoryczne specjalistów z branży. Swoją pomoc zaoferowali pracownicy z podmiotów takich, jak ESA, CERN oraz Mars Society Polska.

Zespół Red Eagle

Lądownik Eagle został zaprojektowany w ten sposób, aby optymalnie wykorzystać przestrzeń ładowni rakiety nośnej SLS projektowanej przez NASA. Jako konstrukcję nośną wykorzystano kadłub półskorupowy, który pozwolił 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 statku w trakcie wchodzenia w atmosferę. Zagadnienie to jest trudne ze względu na wspomnianą wcześniej charakterystykę atmosfery Marsa, która przy większych masach 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 wchodzi 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). Jedynym rozsądnym rozwiązaniem jest połączenie kilku metod deceleracji. W projekcie wrocławskich studentów są to: hamowanie aerodynamiczne z wykorzystaniem modułu HIAD (Hypersonic Inflatable Aerodynamic Decelerator) oraz użycie silników rakietowych w końcowej fazie lądowania.

Lądownik z widocznym przekrojem modułu do deceleracji / Red Eagle

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.

Wykorzystano również druk 3D elektroniki, co pozwoliło znacznie zredukować masę układów przy jednoczesnym zachowaniu niskich kosztów produkcji. Drukowana elektronika może być również 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, itd.

Co ciekawe, w dniu wysyłania końcowego raportu do organizatorów konkursu NASA opublikowało film, przedstawiający po raz pierwszy ich koncepcję lądownika marsjańskiego. Studenci Politechniki Wrocławskiej pomysłowością dorównują najlepszym specjalistów branży kosmicznej, ponieważ ich koncepcja podążała w tym samym kierunku.

Od spełniania marzeń studentów i wzięcia udziału w finale konkursu, który odbywa się w Stanach Zjednoczonych, studentów dzieli jednak spora suma pieniędzy potrzebnych na przelot i zakwaterowanie.

Więcej informacji znajduje się na stronie internetowej: www.scorpio.pwr.edu.pl

Dziękujemy Pani Justynie Pelc za nadesłanie informacji

Share.

Comments are closed.