Studenci Politechniki Rzeszowskiej zaprojektowali łazika do eksploracji jaskiń lawowych na Marsie

International Rover Design Challege (IRDC) to organizowany przez Mars Society South Asia konkurs dla studentów. Ich zadaniem jest zaprojektowanie łazika gotowego do działania na Marsie. W tegorocznej edycji zespoły miały stworzyć łazika zdolnego do eksploracji jaskiń lawowych, które powstały na Marsie wskutek jego dawnej aktywności wulkanicznej.

W konkursie 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 i Ignacy Cofała - wykonanie animacji z modelem łazika.

- Jaskinie lawowe na Marsie to aktualny temat w agencjach kosmicznych na całym świecie, dzięki potencjalnie dobrym warunkom do założenia w nich stałej bazy

- mówi Hubert Gross, lider projektu.

- 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.

Studenci - pasjonaci zwracają uwagę, że proces projektowania robota poruszającego się pod powierzchnią Marsa różni się od tworzenia naziemnych łazików. Warunki panujące w jaskiniach lawowych na czerwonej planecie różnią się znacznie od tych na Ziemi. Inne są: skład chemiczny atmosfery, prędkość wiatru, ciśnienie, grawitacja, temperatury, pył, topografia. Wpływa to na mobilność łazika, nawigację, parametry fizyczne, elektronikę, pracę sprzętu.

- 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 Marsa.

- Łączność łazika z bazą była jednym z trudniejszych zadań - zaznacza mówi Kamil Ziółkowski, odpowiedzialny za systemy łączności. - Od bazy oddzielała nas nie tylko odległość w atmosferze, ale też od kilkudziesięciu do kilkuset metrów bazaltu, co znacznie ograniczyło możliwość komunikacji. Aby sprostać wyzwaniu, zastosowaliśmy m.in. elementy łączności stosowane w kopalniach i jaskiniach.

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.

Kolejna nowość to użycie dwustopniowej przekładni cykloidalnej w ramieniu robotycznym.

- 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 - tłumaczy Jakub Kędzierski, konstruktor przekładni cykloidalnej.

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.