Sukces studentów na Międzynarodowych Zawodach Łazików Marsjańskich
Studenci Politechniki Rzeszowskiej z Legendary Rover Team zdobyli drugie miejsce podczas międzynarodowych zawodów IRDC za projekt łazika służącego do eksploracji jaskiń lawowych na Marsie. International Rover Design Challege (IRDC) to organizowany przez Mars Society South Asia konkurs dla studentów uczelni wyższych, którego celem jest zaprojektowanie łazika gotowego do działania na Marsie. W tegorocznej edycji zespoły miały za zadanie zaprojektować łazik zdolny do eksploracji jaskiń lawowych, które powstały na Marsie wskutek jego dawnej aktywności wulkanicznej.
O zespole
Studenci Politechniki Rzeszowskiej z Legendary Rover Team zajmują się konstruowaniem łazików marsjańskich. Dotychczas ich największym sukcesem było dwukrotne zwycięstwo podczas University Rover Challenge, prestiżowych, międzynarodowych zawodów odbywających się w Utah, USA oraz podczas IPAS Challenge, w którym zajęli pierwsze miejsce za projekt drona zdolnego do lotu na Marsie. Zespół planuje wziąć udział w kolejnych edycjach konkursu IRDC oraz wyzwaniach związanych z branżą kosmiczną. W konkursie International Rover Design Challege po raz pierwszy wzięli udział studenci Politechniki Rzeszowskiej z Legendary Rover Team w składzie: Hubert Gross – lider projektu, Kamil Ziółkowski i Michał Słomiany – odpowiedzialni za nawigację, skanowanie powierzchni jaskiń oraz komunikację, Adam Szelec, Marcin Machowski i Miłosz Bar – konstruktorzy kół i zawieszenia, Michał Radawiec i Konrad Kij – projektanci systemu rakietowego do poboru próbek, Łukasz Bańczyk i Kamil Siek – opracowanie systemu zasilania, Aleksandra Wanat - opracowanie systemu wizji i fotografii, Jakub Kędzierski – projekt dwustopniowej przekładni cykloidalnej jako element manipulatora, Iwona Grzymysławska – redakcja tekstu i układ raportu oraz Ignacy Cofała – wykonanie animacji z modelem łazika.
Projekt łazika
„Jaskinie lawowe na Marsie to aktualny temat w agencjach kosmicznych na całym świecie dzięki potencjalnie dobrym warunkom do założenia w nich stałej bazy. Zanim jednak ludzkość zdecyduje się założyć bazę w tego typu strukturze, warto wykonać rekonesans za pomocą robota badawczego. Największą trudnością w autonomicznej eksploracji jaskiń był dobór sprzętu do komunikacji, skanowanie terenu oraz uniezależnienie łazika od energii słonecznej” – mówi Hubert Gross, lider projektu.
Proces projektowania robota poruszającego się pod powierzchnią Marsa jest inny niż proces tworzenia naziemnych robotów. Warunki panujące w jaskiniach lawowych na Marsie różnią się znacznie od warunków panujących na Ziemi, a w szczególności tych, które znamy z jej powierzchni. Inny jest również skład chemiczny atmosfery, prędkość wiatru, ciśnienie, grawitacja, temperatury, pył, topografia, możliwość komunikacji, autonomiczne poruszanie się. Wpływa to na mobilność łazika, nawigację (brak punktu odniesienia, ciemność panująca w jaskini, możliwość wpadnięcia w „ślepą uliczkę”), parametry fizyczne, elektronikę (ekstremalne temperatury, promieniowanie), pracę sprzętu (drobny pył, trudna do analizy topografia terenu) i wiele innych. „Jednym z ważniejszych podsystemów łazika był układ jezdny. Możliwość poruszania się w trudnym terenie jest jednym z podstawowych problemów, z jakim spotykają się konstruktorzy. W naszym projekcie wykorzystaliśmy koła ze specjalnie formowanej blachy sprężynowej, które w wyniku nacisku łazika na podłoże delikatnie się odkształcają, zachowując się podobnie do pojazdów gąsienicowych” – mówią Adam Szelec, Miłosz Bar i Michał Słomiany odpowiedzialni za konstrukcję układu jezdnego.
Podczas projektowania łazika konieczne było spełnienie warunków narzuconych przez organizatorów, czyli wykonanie rekonesansu wraz ze skanem terenu, pobór próbki z sufitu jaskini o wysokości minimum 50 m, wykonanie analizy atmosfery marsjańskiej wraz z pomiarami obecności gazów, wilgotności i temperatury oraz poprawna komunikacja z bazą położoną niedaleko jaskini na powierzchni czerwonej planety. „Łączność łazika z bazą była jednym z trudniejszych zadań. Od bazy oddzielała nas nie tylko odległość w atmosferze, lecz także od kilkudziesięciu do kilkuset metrów bazaltu, co znacznie ograniczyło możliwość komunikacji. Aby sprostać wyzwaniu, zastosowaliśmy m.in. elementy łączności stosowane w kopalniach i jaskiniach, tj. komunikację Through-the-Earth (TTE), która wykorzystuje fale ULF o ultra niskiej częstotliwości” – mówi Kamil Ziółkowski, odpowiedzialny za systemy łączności.
Innowacją jest zastosowany w projekcie rakietowy system poboru próbek z sufitu jaskini. System składa się z małej wyrzutni pneumatycznej, mechanizmu ustawiającego kąt wyrzutni oraz rakiety balistycznej z „pojemnikiem–pułapką”, który podczas uderzenia w sufit wyłapuje odłamki skały. Ze względu na małą gęstość atmosfery marsjańskiej do stabilizacji rakiety zamiast stateczników wykorzystano rozwijającą się za rakietą cienką, stalową linkę na wzór systemów wyrzutni służących do przerzucania lin między statkami na morzu.
„Kolejną nowością było użycie dwustopniowej przekładni cykloidalnej w ramieniu robotycznym. Jej konstrukcja jest nowym połączeniem i modyfikacją kilku rozwiązań dostępnych na rynku. Dzięki temu zabiegowi mogliśmy stworzyć niezwykle małą konstrukcję o dużym przełożeniu, małej masie i dużej precyzji pozycjonowania. Jest to niezwykle ważne szczególnie w przypadku odzyskania rakiety po upadku na ziemię czy poboru próbek z podłoża jaskini” – mówi Jakub Kędzierski, konstruktor przekładni cykloidalnej.
