European Rover Challenge 2022. Polacy mistrzami w budowie kosmicznych pojazdów

Doroczna impreza European Rover Challenge przypomina nieco "Top Wszech Czasów" z dawnej, radiowej Trójki, gdzie o uznanie słuchaczy rywalizowały setki utworów tylko po to, by na końcu zwycięzcą ogłosić "Brothers in Arms".

Z międzynarodowym konkursem marsjańskich łazików jest podobnie: konkurenci z wielu państw stają w szranki, aby na końcu i tak zwyciężyli Polacy. To jedna z tych dyscyplin, gdzie emocje sprowadzają się do niepewności, która z polskich uczelni tym razem zajmie miejsce na podium. W bieżącym roku zwycięzcą European Rover Challenge okazał się zespół Space Systems z AGH.

Tegoroczna edycja organizowanego od 2014 roku wydarzenia, European Rover Challenge 2022, odbyła się 9-11 września w Kielcach na terenie kampusu Politechniki Świętokrzyskiej. W zawodach uczestniczyło 30 załóg, w tym cztery z Polski, którą reprezentowały dwa zespoły z Politechniki Warszawskiej i po jednym z Politechniki Świętokrzyskiej i Akademii Górniczo-Hutniczej.

Idea konkursu polega na zbudowaniu łazików kosmicznych, które następnie wykonują różne zadania w warunkach, stanowiących próbę odwzorowania powierzchni Marsa. To rodzaj poligonu doświadczalnego dla obecnych i przyszłych budowniczych kosmicznych pojazdów. Aby jak najlepiej zasymulować marsjańskie warunki, w 2021 roku w Kielcach powstała wyjątkowa instalacja.

MarsYard to rodzaj toru przeszkód, odwzorowującego wulkaniczną równicę Elysium Planitia, zlokalizowaną na północnej półkuli Czerwonej Planety. W przeciwieństwie do pokrytych czerwonym pyłem przestrzeni, powszechnie kojarzonych z Marsem, Elysium Planitia – choć czerwonego pyłu tam nie brakuje – jest przestrzenią z aktywnymi wulkanami, licznymi kraterami i formacjami skalnymi, co stawia przed konstruktorami pojazdów nowe wymagania.

Jak podkreślają organizatorzy, uczestnicy zawodów muszą być gotowi na pokonanie terenu, ukształtowanego przez ogień i lód. Warto przy tym podkreślić atrakcyjną oprawę konkursu – tony skał i piasku kryją bowiem instalację, pozwalającą na symulowanie aktywności wulkanicznej.

Dodatkowego realizmu dodaje fakt, że nie wszyscy uczestnicy znajdują się w miejscu zawodów – w 2022 roku 11 drużyn, jak podczas prawdziwej misji kosmicznej, sterowało swoimi łazikami zdalnie.

Na czym polega trudność konkursu? Z punktu widzenia postronnego obserwatora mogłoby się wydawać, że kosmiczne łaziki w gruncie rzeczy nie różnią się od zwykłych, zdalnie sterowanych pojazdów.

- Na pierwszy rzut oka może się wydawać, że ziemskie i kosmiczne pojazdy są bardzo podobne. Mają koła, zawieszenie, silnik bądź silniki, układ sterowania, komputer pokładowy. Jednak pojazd poruszający się po naszej planecie raczej nie sprawdzi się w kosmosie. Po pierwsze mógłby nie przetrwać samej podróży. Podczas startu rakiety mamy do czynienia z dużymi przyśpieszeniami – wyjaśnia jeden z jurorów konkursu, dr inż. Krzysztof Walas z Politechniki Poznańskiej.

Problemem, który trzeba brać pod uwagę podczas budowy pojazdów mających działać poza Ziemią, jest także brak ochrony, jaką w ziemskich warunkach zapewnia atmosfera naszej planety. Wiąże się to nie tylko z odpornością mechaniczną, ale także zabezpieczeniem elementów elektronicznych, wystawionych na promieniowanie kosmiczne.

- Jeśli nawet udałoby się ziemskiemu pojazdowi dolecieć do wybranego ciała niebieskiego, to mógłby on nie przetrwać lądowania, które jest bardzo trudnym manewrem. Załóżmy, że pojazd ziemski przeszedł przez te wszystkie próby, jednak ostatecznie jego układy elektronicznie, jeśli nie byłyby na to przygotowane, po pewnym czasie przestałyby działać z powodu promieniowania, z którym mamy do czynienia w kosmosie – tłumaczy dr. Walas.

European Rover Challenge to coś więcej, niż przejazd łazików przez tor przeszkód. Zespoły biorące udział w konkursie – poza zbudowaniem samego pojazdu – na miesiąc przed zmaganiami mają do dyspozycji dane z drona. Pozwalają one na analizę terenu zmagań, przygotowanie mapy i planu misji, a także postawienie hipotezy badawczej, która będzie weryfikowana za pomocą badań, prowadzonych w terenie za pomocą pojazdu.

Jego ważnym elementem jest manipulator – robotyczne, zdalnie sterowane ramię. Kierując nim zdalnie, uczestnicy konkursu muszą wykonać szereg zadań przy specjalnym panelu, sprawdzającym zdolność do precyzyjnej manipulacji drobnymi obiektami, zmiany pozycji przełączników czy wykonywanie pomiarów.

Łazik musi także pokonać tor przeszkód, kierowany zdalnie przez zespól, bazujący wyłącznie na danych, przekazywanych przez sensory pojazdu. Konieczne jest zaliczenie odpowiednich punktów kontrolnych i dostarczenie do wymaganych miejsc aparatury naukowej. Łazik powinien także udowodnić zdolność do pobierania i transportowania próbek.

Poza pokonaniem toru przeszkód, integralną częścią konkursu jest prezentacja, w czasie której uczestnicy omawiają zastosowane rozwiązania, przedstawiają problemy techniczne, z którymi musieli się zmierzyć, i wyjaśniają działanie oprogramowania, napisanego do sterowania łazikiem.

European Rover Challenge to nie tylko zmagania kosmicznych łazików, ale także cykl towarzyszących konkursowi wydarzeń. Należą do nich prezentacje różnego rodzaju sprzętu (w tym roku goście imprezy mogli podziwiać wierną replikę kosmicznego skafandra Neila Armstronga) i technologii, związanych z eksploracją kosmosu.

Na gości czekają także spotkania z osobami związanymi z sektorem kosmicznym, czy wykłady i prezentacje, przedstawiane przez ekspertów i popularyzatorów nauki. Podczas tegorocznej edycji byli to m.in. astrobiolożka i prezeska The Mars Society w Izraelu – dr Reut Sorek Abramovich, dr Niamh Shaw – popularyzatorka kosmosu oraz nauk STEM i STEAM czy Justyna Redełkiewicz z Agencji Unii Europejskiej ds. Programu Kosmicznego (EUSPA).