W Warszawie testowane są technologie dla misji ESA ExoMars. Przyszłe lądowniki zyskają polski akcent
W Centrum Badań Kosmicznych PAN otwarto Lunapark. Chociaż nazwa kojarzy się z zabawą, jest to całkiem poważne laboratorium służące do testów nóg lądowników marsjańskich, a w przyszłości również księżycowych. Już teraz inżynierom firmy Sener Polska oraz CBK PAN udało się odnaleźć krytyczny błąd, który w trakcie lądowania na Marsie mógłby przysporzyć poważnych problemów.
Lunapark to specjalnie zaprojektowana infrastruktura, obejmująca wysoką część testową o wysokości 6,25 m i wymiarach 6,8 x 11,6 m oraz część niższą, stanowiącą zaplecze techniczne. Powstała w jednym celu. – Całe pomieszczenie zostało zbudowane z myślą o testowaniu nóg lądowników na misje planetarne. Uwzględnia to nie tylko dużą kubaturę pomieszczenia, ale również specjalny fundament i suwnicę o odpowiednim udźwigu – podkreśla inż. Konrad Aleksiejuk, kierownik Laboratorium Mechatroniki i Robotyki Satelitarnej CBK PAN.
Współpraca przemysłu z nauką
Laboratorium zostało stworzone we współpracy z firmą Sener Polska. Infrastruktura powstała na potrzeby realizacji kontraktu badawczego w ramach misji Europejskiej Agencji Kosmicznej ExoMars. Mowa o lądowniku marsjańskim, który w przyszłości dostarczy na powierzchnię Marsa łazik Rosalind Franklin. Dzięki wiertłu zdolnemu zagłębić się w marsjański grunt na dwa metry, łazik ma poszukiwać organicznych cząsteczek, które mogą wskazywać na życie.
Za całą misję, po stronie technicznej, odpowiadają największe europejskie firmy z branży kosmicznej. Głównym wykonawcą jest Thales Alenia Space Italia, Airbus Defence and Space odpowiada za Mission Time Planning System, czyli system planowania czasu misji. Jest to specjalne oprogramowanie używane do zarządzania tym, co łazik robi na Marsie – krok po kroku i godzina po godzinie. Natomiast Sener jest głównym dostawcą nóg lądownika.
Krytyczny moment misji
Prowadzone w Lunaparku testy mają symulować jeden z najbardziej krytycznych etapów każdej misji planetarnej, czyli lądowanie. Test wygląda spektakularnie: konstrukcja spada na przygotowane podłoże, a całe zdarzenie – trwające ułamki sekundy – rejestrowane jest z prędkością nawet 1000 klatek na sekundę. Jak podkreśla inż. Szymon Frankowski z Sener Polska, nawet tak krótki czas pozwala na bardzo precyzyjne badania. – Mierzymy siły, przyspieszenia i zachowanie konstrukcji w momencie uderzenia. Analizujemy ugięcie, pochłanianie energii i stabilność – tłumaczy Szymon Frankowski.
Najważniejsze jest sprawdzenie tutaj, na Ziemi, czy nogi lądownika mogą w pełni zamortyzować kontakt z powierzchnią oraz zapewnią stabilność całej konstrukcji. O tym, jak istotne to jest, przekonaliśmy się w ostatnich latach przy okazji misji księżycowych. Dwie porażki zaliczyły japońskie lądowniki Hakuto, a lądownik amerykańskiej misji IM-2 Athena przewrócił się w trakcie lądowania.
Błąd krytyczny
W laboratorium odtwarzane są różne scenariusze lądowania – zmienne kąty, prędkości oraz typy podłoża, w tym symulacja regolitu marsjańskiego z wykorzystaniem piasku. Jeden taki test prowadzony przy bardzo wysokim obciążeniu wykazał, że w obecnej konfiguracji nogi lądownika mogą zawieść podczas lądowania.
– Tak naprawdę jest to świetna informacja, ponieważ zrobiliśmy to, co do nas należało. Sprawdziliśmy nogę w trudnych warunkach i ustaliliśmy, co jest w stanie wytrzymać oraz gdzie jest krytyczny punkt, po przekroczeniu którego może dojść do problemów – powiedział Jakub Pierzchała, prezes Sener Polska.
Dr hab. inż. Piotr Orleański, dyrektor CBK PAN dodał, że właśnie temu służą testy. – Testujemy każde urządzenie kosmiczne wiele razy i w różnorodnych warunkach, by zyskać możliwie dużą pewność, że zadziała, gdy już będzie poza naszym zasięgiem. Znalezienie błędu podczas testów jest tak naprawdę sukcesem, na który pracuje cała grupa ludzi podczas przygotowania do testu oraz przeprowadzenia go. Teraz odpowiednia komisja sprawdzi i oceni, co się wydarzyło, a wnioski posłużą do ulepszenia konstrukcji – komentuje.
W tej chwili w nowym laboratorium prowadzone są tylko testy nogi lądownika marsjańskiego. Jednak w niedalekiej przyszłości może być tam testowane całe podwozie wielkiego europejskiego transportowca księżycowego Argonaut. A w przyszłości – szereg innych lądowników planetarnych.
Nasza autorka
Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka
Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Pisze przede wszystkim o eksploracji kosmosu, astronomii i historii. Związana z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz magazynami portali Gazeta.pl i Wp.pl. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.