W Warszawie niszczą kosmiczny sprzęt. Poszukiwanie życia na Marsa w rękach Polaków
Losy wartej miliardy euro misji na Marsa ważą się właśnie w Warszawie. To tutaj polscy inżynierowie bezlitośnie testują nogi lądownika, który dostarczy na Czerwoną Planetę rewolucyjny łazik w poszukiwaniu śladów pozaziemskiego życia.
W Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk w Warszawie otwarto nowe laboratorium kosmiczne Lunapark, stworzone we współpracy z firmą Sener Polska. Infrastruktura powstała na potrzeby kontraktu badawczego w ramach misji Europejskiej Agencji Kosmicznej ExoMars.
W projekcie biorą udział najwięksi gracze europejskiego sektora kosmicznego, tacy jak Thales Alenia Space czy Airbus, ale to Sener odpowiada za fundament całego przedsięwzięcia, czyli nogi, które muszą udźwignąć ciężar naukowych ambicji Starego Kontynentu.
Celem testów jest weryfikacja czy nogi lądownika są w stanie bezpiecznie zamortyzować kontakt z powierzchnią Marsa i zapewnić stabilność całej konstrukcji.
Sekunda, która decyduje o sukcesie miliardów euro
W Lunaparku czas płynie inaczej. Inżynierowie skupiają się na ułamkach sekund, w których stalowa i aluminiowa konstrukcja uderza o podłoże. Sam test wygląda niezwykle wręcz efektownie. Potężny mechanizm spada na przygotowaną nawierzchnię, a cały spektakl rejestrują kamery nagrywające z prędkością 1000 klatek na sekundę.
Tylko takie spowolnienie pozwala dostrzec, jak energia uderzenia rozchodzi się po konstrukcji i czy amortyzatory działają zgodnie z matematycznymi modelami.
Mierzymy siły, przyspieszenia i zachowanie konstrukcji w momencie uderzenia. Analizujemy ugięcie, pochłanianie energii i stabilność - tłumaczy inż. Szymon Frankowski, project menadżer, Sener Polska.
Analizowane jest każde ugięcie metalu, ponieważ na Marsie nikt nie przyjdzie z kluczem francuskim, by naprawić skrzywioną podporę. Jeśli nogi zawiodą, misja ExoMars zakończy się spektakularną, ale niezwykle kosztowną dziurą w marsjańskim pyle.
Lądowanie jest jedną z najpoważniejszych kwestii w takich misjach kosmicznych. Jak lądownik źle wyląduje, trudno mówić o kontynuowaniu misji. Dlatego nogi lądownika trzeb tak dokładnie przetestować. Tym bardziej, że muszą unieść wiele ton. Zatem na takich nogach spoczywają wiarygodność i bezpieczeństwo całej misji - powiedział PAP dyrektor Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk (CBK PAN) dr hab. inż. Piotr Orleański.
Kontrolowana katastrofa
Podczas niedawnych prób w laboratorium doszło do zdarzenia, które w normalnych warunkach uznalibyśmy za porażkę. Jeden z elementów nogi lądownika po prostu pękł. Jednak w świecie inżynierii kosmicznej był to powód do optymizmu.
Konrad Aleksiejuk, kierownik Laboratorium Mechatroniki i Robotyki Satelitarnej w CBK PAN, wyjaśnia, że właśnie po to buduje się takie miejsca jak Lunapark. Wykrycie wartości granicznych obciążeń na Ziemi to jedyny sposób, by uniknąć katastrofy milion kilometrów stąd. Dzięki temu polscy konstruktorzy dokładnie wiedzą, gdzie wzmocnić strukturę, by kolejna wersja modelu była niezniszczalna.
Wyzwaniem jest nie tylko siła uderzenia, ale i różnorodność podłoża. W warszawskim laboratorium symuluje się Marsa na kilka sposobów. Inżynierowie korzystają ze specjalnej wanny wypełnionej piaskiem kwarcowym, który ma symulować zdradliwy regolit, ale prawdziwym testem wytrzymałości są uderzenia w twarde, stalowe płyty.
To najbardziej pesymistyczny scenariusz, lądowanie na litej skale. Jeśli nogi wytrzymają to, poradzą sobie z każdym wyzwaniem, jakie rzuci im Czerwona Planeta.
Nogi lądownika są kluczowym elementem zapewniającym bezpieczne lądowanie łazika ExoMars Rosalind Franklin w 2030 r., obok spadochronów i silników, które spowolnią opadanie statku kosmicznego na Marsa. Biorąc pod uwagę każdy możliwy scenariusz lądowania, zespoły przygotowują się na to, co by się stało, gdyby statek kosmiczny wylądował pod kątem lub na skale.
Ostatnią rzeczą, jakiej chcemy, jest przewrócenie się platformy po zetknięciu z powierzchnią Marsa. Te testy potwierdzą jej stabilność podczas lądowania – mówi Benjamin Rasse, kierownik zespołu ESA ds. modułu zejścia ExoMars.
System zainstalowany na wszystkich czterech nogach wykrywa moment zbliżenia się statku kosmicznego do powierzchni i uruchamia wyłączenie silników opadania po miękkim lądowaniu.
Jednak statek kosmiczny potrzebuje trochę czasu, aby wyłączyć silniki po lądowaniu. Jeśli czujniki będą komunikować się z systemem napędowym zbyt długo, smugi rakietowe mogą wyrzucić marsjański grunt w górę i uszkodzić platformę, a nawet ją przewrócić.
Chcemy skrócić czas wyłączenia do mrugnięcia okiem, nie dłużej niż 200 milisekund po lądowaniu. Z przyjemnością informujemy, że te kluczowe czujniki działają dobrze, mieszcząc się w granicach bezpieczeństwa, co pozwala na bezpieczne lądowanie - wyjaśnia Benjamin.
Więcej na Spider's Web:
Program ExoMars
Program ExoMars składa się z dwóch misji: pierwsza, Trace Gas Orbiter, została wystrzelona w 2016 r., a druga, niosąca łazik Rosalind Franklin, ma zostać wystrzelona w 2028 r. (lądowanie na Czerwonej Planecie zaplanowane jest w 2030 r.). Wspólnie odpowiedzą one na pytanie, czy na Marsie kiedykolwiek istniało życie.
Druga faza programu ExoMars to prawdziwy technologiczny thriller, w którym geopolityka wymusiła na inżynierach całkowitą zmianę planów. Po zerwaniu współpracy z Rosją w 2022 r., losy misji wisiały na włosku, ale ostatecznie zyskała ona potężnego sojusznika - NASA.
Start na pokładzie potężnej rakiety Falcon Heavy od SpaceX, zainauguruje podróż zupełnie nowej platformy lądującej. Na powierzchnię planety opadnie europejski lądownik (zbudowany m.in. przy udziale Airbusa), wspomagany przez amerykańskie silniki hamujące i radioizotopowe jednostki grzewcze.
Ten zaawansowany transporter będzie musiał przetrwać piekielne wejście w atmosferę i autonomicznie wylądować w bogatym w starożytne osady gliniaste rejonie Oxia Planum, aby ostatecznie płynnie wypuścić swój ładunek po specjalnie zaprojektowanych rampach zjazdowych.
Prawdziwą gwiazdą tego międzyplanetarnego przedsięwzięcia jest sześciokołowy łazik Rosalind Franklin, który ma do wykonania zadanie bez precedensu w historii eksploracji kosmosu. Choć na Marsie jeżdżą już potężne maszyny NASA, europejski pojazd wyróżnia się rewolucyjnym wiertłem, potrafiącym wbić się na głębokość aż dwóch metrów pod powierzchnię.
Naukowcy wiedzą, że szukając biomarkerów i cząsteczek organicznych na płytkiej, wypalonej zabójczym promieniowaniem powierzchni, szukają igły w stogu siana. Pobrane z bezpiecznych głębin marsjańskie próbki trafią bezpośrednio do zintegrowanego, sterylnego minilaboratorium wewnątrz łazika, gdzie zestaw superczułych spektrometrów spróbuje ostatecznie odpowiedzieć na pytanie czy Czerwona Planeta kiedykolwiek tętniła życiem.
