Projekt Eagle to studencki projekt wielkogabarytowego lądownika marsjańskiego, realizowany przez studentów Politechniki Wrocławskiej. Jako jeden z 5 najlepszych projektów z całego świata i przy tym jedyny z Polski został wybrany do finału konkursu Red Eagle – International Student Engineering Contest to Design Mars Lander, organizowanego przez The Mars Society przy współpracy z NASA, który odbędzie się w sierpniu w Pasadenie (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. W tym roku zmierzyliśmy się z trudniejszym wyzwaniem, które od wielu lat nurtuje wszystkie agencje kosmiczne i blokuje możliwość zasiedlenia nie tylko Marsa, ale i innych pobliskich planet – mówi Justyna Pelc, lider Projektu Eagle.
Największym problemem związanym z kolonizacją Marsa jest znalezienie sposobu na wysłanie tam całego niezbędnego do przeżycia wyposażenia. Dlatego przed studentami postawiono zadanie zaprojektowania lądownika, który umożliwi dostarczenie na Czerwoną Planetę minimum 10 t ładunku. Jednocześnie, konstrukcja musiałaby być zbudowana i wysłana na Marsa do 2026.
Zadanie nie jest łatwe. Dotychczas największym ładunkiem, jaki ludzkość dostarczyła na Marsa, był ważący ok. 1 t 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 mają powstać do 2026) znacznie ograniczają wymiary i masę lądownika. Dodatkową trudnością jest też ewentualny powrót z Marsa na Ziemię – tłumaczy Krzysztof Basiak, specjalista ds. deceleracji.
Konkurs zmuszał do wypracowania rozwiązania dla wielu problemów związanych z eksploracją w zaledwie kilka miesięcy. Tak trudny problem wymagał kompleksowego podejścia. Zespół złożony był ze specjalistów z różnych dziedzin – od mechaników i elektroników, przez inżynierów materiałowych po biologów i fizyków. Ze względu na specyfikę projektu, konieczne było też wsparcie merytoryczne specjalistów z branży. Swoją pomoc zaoferowali pracownicy z podmiotów takich, jak ESA, CERN, czy Mars Society Polska.
Lądownik Eagle został zaprojektowany w taki sposób, aby optymalnie wykorzystać przestrzeń ładowni potencjalnej rakiety nośnej projektowanej przez NASA (Space Launch System). Półskorupowa konstrukcja nośna kadłuba pozwoliła 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 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 zabrania dużej ilości paliwa rakietowego, co pociąga za sobą 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) i użycie silników rakietowych w końcowej fazie lądowania. HIAD 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 prędkości. Po wykonaniu swojego zadania moduł jest odrzucany, co pozwala na zmniejszenie masy całego lądownika i finalne lądowanie z wykorzystaniem silników.
Innowacje wprowadzono również w wyposażeniu elektronicznym. Wykorzystano 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, czy promieniowania UV.
Co ciekawe, w dniu wysyłania końcowego raportu do organizatorów konkursu NASA opublikowała film, przedstawiający po raz pierwszy ich koncepcję lądownika marsjańskiego. Studenci Politechniki Wrocławskiej pomysłowością dorównują największym mózgom branży kosmicznej, ponieważ ich koncepcja podążała w tym samym kierunku.
Od spełniania marzeń i wzięcia udziału w finale konkursu, który odbywa się w Stanach Zjednoczonych, studentów z Wrocławia dzieli ich tylko brak funduszy na przelot i zakwaterowanie. Szukamy osób i podmiotów, które chciałyby nas wesprzeć. Jako jedna z pięciu drużyn na świecie i jedyna z Polski, będziemy na tych zawodach reprezentować nie tylko naszą uczelnię, ale i cały polski sektor kosmiczny – mówi Ania Wójcik, lider techniczny projektu.
Na podstawie informacji Koła Naukowego OFF-ROAD Politechniki Wrocławskiej