Misje na Marsa i Jowisza przy wsparciu polskich wynalazków. Polscy inżynierowie projektują mechanizmy, które wyruszą na podbój kosmosu

Pierwsza europejska zrobotyzowana misja na Marsa z odbędzie się z udziałem polskich inżynierów. Specjaliści firmy Sener Polska projektują rozwiązania, które zapewnią zasilanie marsjańskiego łazika. Polskie urządzenia wezmą udział także w misji JUICE, która będzie badała Jowisza i jego księżyce.

Rozwiązanie zaprojektowane przez polskich inżynierów ma pełnić rolę „pępowiny” łączącej łazik marsjański z lądownikiem. Mechanizm ten odegra kluczową rolę dla powodzenia pierwszej europejskiej misji marsjańskiej. 

– Po wylądowaniu na Marsie łazik musi się uruchomić. Nie będzie miał własnego zasilania, więc musimy skorzystać z zasilania lądownika. Na tym właśnie polega zadanie naszego mechanizmu. Ma on zapewnić stabilne zasilanie łazika po to, by mógł on otworzyć panele słoneczne, nakierować anteny, nawiązać kontakt z Ziemią, uruchomić komputer pokładowy czy przejść z pozycji spakowanej do operacyjnej – mówi agencji informacyjnej Newseria Biznes Aleksandra Bukała, dyrektor generalna firmy Sener Polska.

Europejska Agencja Kosmiczna planuje wysłanie misji ExoMars na Czerwoną Planetę w 2020 roku. Jej zadaniem będzie poszukiwanie śladów życia oraz zbadanie geochemicznych właściwości Marsa. Całe przedsięwzięcie jest olbrzymim wyzwaniem zarówno pod względem technicznym, jak i organizacyjnym. Pierwsza poważna kwestia to trudna podróż międzyplanetarna.

– Nie dość, że musimy przetrwać start z Ziemi, to jeszcze czeka nas 9 miesięcy podróży w przestrzeni międzyplanetarnej pomiędzy Ziemią a Marsem, gdzie występuje bardzo wysokie promieniowanie, a magnetosfera Ziemi nas już nie chroni. Najpierw jesteśmy wystawieni na wiatry słoneczne, a następnie czeka na nas bardzo gwałtowne lądowanie na obcej planecie. Potem ten mechanizm będzie musiał działać w warunkach środowiskowych obcej planety, w innej atmosferze, z innym składem pyłów – komentuje Aleksandra Bukała.

Kolejnym wyzwaniem będą wyśrubowane standardy ochrony międzyplanetarnej.

– To oznacza, że nie możemy zanieczyścić żadnymi ziemskimi organizmami powierzchni Marsa. To są wszystko dodatkowe wyzwania i ograniczenia, które musimy wziąć pod uwagę – podkreśla Aleksandra Bukała. – W dodatku ostatnia faza będzie wymagała od nas niezwykłej precyzji – musimy elastycznie unieść mechanizm, a następnie po zakończeniu całej procedury odłączyć go w sposób ściśle kontrolowany, tak by opadł na dno lądownika, nie przeszkadzając łazikowi w opuszczeniu platformy.

Urządzenie rozmiarami zbliżone jest do ludzkiego ramienia. Mimo niewielkich gabarytów, projekt budowy mechanizmu pochłonie kilka milionów złotych. Wysokie koszty wynikają z faktu, że jest to pierwszy tego typu projekt. Konieczność zapewnienia temu mechanizmowi stuprocentowej niezawodności wymusza prace nad kilkoma wariantami.

– Zbudowaliśmy już pierwszy prototyp, poddaliśmy go testom, które ujawniły pewne błędy i teraz produkujemy drugi, usprawniony model. On też będzie musiał przejść testy. Potem jeszcze budujemy tzw. model kwalifikacyjny, który poddany zostanie różnym testom funkcjonalnym, w tym również niszczącym, a dopiero na samym końcu dostarczymy dwa modele, tzw. lotne – wyjaśnia Aleksandra Bukała. – Muszą być dwa, ponieważ jest to krytyczny mechanizm dla całej misji. Jeżeli zawiedzie, cała misja zakończy się fiaskiem, stąd nasz klient podjął decyzję o zdublowaniu tego mechanizmu.

Inny mechanizm, nad którym również pracują inżynierowie z firmy Sener Polska, poleci na Jowisza, a konkretnie na orbity jego lodowych księżyców. Misja JUICE jest o tyle skomplikowana, że będzie bardzo rozciągnięta w czasie, co niesie za sobą kolejne wyzwania. To pierwsza tak duża misja w ramach programu naukowego ESA „Kosmiczna Wizja”. Jednym z jej głównych celów jest zbadanie księżyców Jowisza, a wszystko po to, by sprawdzić, czy występuje na nich życie. Sonda zostanie wystrzelona z Ziemi w 2022 roku, a do Jowisza dotrze w 2030 roku. 

– Szacuje się, że jeśli wszystko odbędzie się bez komplikacji, to sama podróż potrwa 7,5 roku. W tym czasie nasze mechanizmy będą musiały przetrwać w takim stanie, by być w pełni gotowe do pracy przez kolejne 4 lata. To, co jest dla nas najtrudniejsze, to zapewnienie wysokiej żywotności projektowanych mechanizmów oraz to, że urządzenia te są duże i ciężkie. Jeszcze takich sprzętów lotnych nie wykonywaliśmy – mówi dyrektor generalna firmy Sener Polska.

W misji znaczącą rolę odegra specjalny wysięgnik, na którym będą umieszczone instrumenty naukowe, badające między innymi wpływ grawitacji Jowisza na jego lodowe księżyce: Ganimedesa, Europę i Kallisto. Naukowcy podejrzewają, że naprężenia powstające w jądrach tych księżyców spowodowane bliskością ogromnego Jowisza generują ciepło pozwalające na występowanie wody w stanie płynnym. Zbadanie tych podpowierzchniowych oceanów będzie głównym zadaniem instrumentów. Jako że same czujniki są bardzo czułe na zakłócenia wynikające z bliskości statku kosmicznego, wysięgnik umożliwi im uzyskanie dokładnych pomiarów.

– Projektowany przez nas we współpracy z partnerami zagranicznymi specjalny wysięgnik o długości 11 metrów ma za zadanie odsunąć instrumenty jak najdalej od sondy JUICE. Chodzi o to, żeby oddalić te czujniki od zakłóceń wynikających np. z przepływu prądu w obwodach satelity. Nasz wysięgnik też nie może być namagnetyzowany, więc musimy zachować tzw. magnetyczną czystość, co w przypadku mechanizmów projektowanych z elementów metalowych i łatwo przewodzących prąd wcale nie jest takie proste – podkreśla Aleksandra Bukała.