W wakacje planowali misję na Marsa

Antek ma 15 lat i mieszka w Warszawie, Emilia jest licealistką z Będzina, a Klaudia niebawem rozpocznie studia w USA na kierunku Science in Space Engineering – co ich połączyło? Fascynacja lotami w kosmos, inżynierią i nauką. Dzięki wsparciu finansowym Fundacji Nauka. To Lubię pojechali na konferencję w Arizonie, by zaprezentować własny projekt misji na Marsa.

Z pasją patrzą w kosmos

Antek, Emilia i Klaudia wraz z dwójką rówieśników ze Zjednoczonych Emiratów Arabskich, w wakacje stworzyli zespół i wzięli udział w międzynarodowym konkursie „Mission to Mars Design Class and Competition”, tworzonym przez pasjonatów kosmosu. Opracowali swój własny projekt misji na Marsa, uwzględniając przyszłe technologie i najnowsze badania naukowe. Po tym jak napisali do nas z prośbą o wsparcie, zostali kolejnymi beneficjentami programu grantowego Fundacji Nauka. To Lubię. Otrzymane środki przeznaczyli na wyjazd do Arizony, aby zaprezentować swoją misję na konferencji The Mars Society. Poznajcie ich historię!

Cel projektu: misja na Marsa

„W te wakacje wzięliśmy udział w projekcie: International Mission to Mars Design Class and Competition, organizowanym przez The Mars Society. Mieliśmy przyjemność pracować w zespole w składzie: Antoni Klejman, Emilia Andres, Klaudia Walczak, Leonard Koch, Rachel Hwang. Nasze zadanie polegało na stworzeniu projektu pierwszej załogowej misji na Marsa, z uwzględnieniem czterech głównych kategorii: nauki, inżynierii, zasobów ludzkich, kosztów oraz dodatkowo limitu masy ustalonego na 30 ton.

Ponadto w projekcie dozwolone było używanie technologii wybiegających w przyszłość, na przykład tych będących obecnie dopiero w fazie rozwoju. Tak oto powstała praca „Valles Marineris Exploration Mission” – prawie 30 stron pomysłów, nad którymi, wraz z pozostałymi członkami grupy, pracowaliśmy w wakacje.”

Założenia misji

„Jak wskazuje tytuł pracy, misja zakładałaby lądowanie i badania w rejonie największego kanionu Układu Słonecznego. Rozległe studia nad geologią, klimatem i przeszłością planety byłyby wspierane przez łaziki (pasażerskie oraz te w wersji cargo, z innowacyjnymi nadmuchiwanymi kołami), samoloty (zmodyfikowany projekt RMMP-1 autorstwa dr. Daniela Raymera), drony i inne urządzenia naszego projektu.

Część naukowa obejmowałaby również badania nad wpływem środowiska innej planety na człowieka, możliwość użycia miejscowych zasobów pod kątem przemysłu czy uprawy aquaponiczne – czyli wszystko to, co byłoby potrzebne, aby ludzie mogli w przyszłości odwiedzić Czerwoną Planetę. Szczególny nacisk miałby być położony na badania pod kątem tego, czy w przeszłości na Marsie mogło powstać i rozwijać się życie. Główne laboratorium, wyposażone w potrzebne instrumenty naukowe, byłoby umieszczone w bazie. Łaziki również byłyby w stanie pomieścić mniejsze przyrządy i pełnić funkcji przenośnych laboratoriów. Naszym pomysłem jest też produkcja materiałów wybuchowych na miejscu i prowadzenie z ich użyciem badań sejsmologicznych planety.”

Zasoby ludzkie

„Ważnym aspektem, branym pod uwagę w konkursie, były szeroko pojęte zasoby ludzkie. W tym rozdziale zdefiniowaliśmy umiejętności, jakie powinni posiadać przyszli członkowie sześcioosobowej załogi i ich zadania w trakcie trwania misji. Skupiliśmy się też na psychologicznych aspektach dotyczących wyprawy na Marsa.

Plan misji był kolejnym elementem, który umieściliśmy w pracy, a skonstruowany był tak, by w optymalny sposób wykorzystać 1,5 roku misji na powierzchni planety – maksymalny dozwolony czas, który zgodnie z regulaminem, mogliśmy wybrać. Gdyby tylko zasady konkursu na to pozwalały, nasza załoga liczyłaby więcej niż sześć osób, gdyż w naszym odczuciu tylko wtedy cały dostępny czas i wyposażenie mogłoby być wykorzystane najbardziej efektywnie. 

Aby powyższe plany mogły dojść do skutku, niezbędne jest utrzymanie załogi przy życiu przez cały okres trwania misji. Miałaby to umożliwić specjalna baza, stworzona na wzór istniejących już rozwiązań na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Mowa o nadmuchiwanej konstrukcji złożonej z wielu warstw, z których każda pełniłaby inne, unikalne zadanie. Potrzebna energia byłaby uzyskiwana przy użyciu metanowo-tlenowych ogniw paliwowych ze stałym tlenkiem (SOFC) oraz tradycyjnych już paneli słonecznych. Woda używana do stworzenia warstwy ochronnej przed promieniowaniem, produkcji metanu i tlenu oraz żywności, miałaby być uzyskiwana dzięki zastosowaniu mikrofal do wyparowywania wody zamrożonej w glebie, która w miejscu naszego lądowania jest szczególnie bogata w tę cząsteczkę. Wygodę i bezpieczeństwo astronautów miałby zapewniać kombinezon kosmiczny, działający na zasadzie ciśnienia mechanicznego (ang. mechanical counterpessure suits). Egzoszkielety miałyby za zadanie pomóc ludziom w wykonywaniu bardziej wymagających prac.”

Za każdym ambitnym projektem stoją… koszty

„Każdy zespół był zobowiązany do sprecyzowania, jak dużego nakładu pieniędzy będzie wymagać realizacja misji. Nasza drużyna w tej kategorii postąpiła dosyć niekonwencjonalnie. Zamiast podania szacunkowych kosztów, tak jak zrobiły to inne zespoły, my skupiliśmy się na wymyśleniu sposobów na to, jak można by te – dosłownie – kosmiczne koszty zmniejszyć. Byliśmy zdania, że próba wypisania konkretnych wartości mija się z celem, ponieważ wiele z technologii jest jeszcze na etapie rozwoju i dopracowywania, więc ciężko znaleźć ich dokładne ceny. Dodatkowo, co pokazuje historia, programy i przedsięwzięcia kosmiczne wręcz uwielbiają wykraczać poza ustalony wcześniej kosztorys. Technika redukcji kosztów okazała się strzałem w dziesiątkę i to właśnie w tej kategorii wygraliśmy zdobywając najwięcej punktów od jury.”

Wyróżnik projektu

„Elementem charakterystycznym naszego projektu był także zamysł, który można streścić w dwóch słowach: nadmierność i niezawodność. To przekłada się bezpośrednio na pomysł wzięcia tak dużej ilości części i urządzeń zapasowych, jak tylko jest to możliwe, mając na uwadze jednoczesne zachowanie analogii pomiędzy przedmiotami tak, aby jak największa ilość części zapasowych, pasowała jednocześnie do kilku urządzeń.

Niezawodność opiera się na pomyśle wysłania całości ekwipunku w poprzednim oknie startowym. Tak, aby w momencie startu rakiety z astronautami mieć pewność, że wszystko znajduje się już na miejscu i działa poprawnie. Drukarki 3D miałyby wspierać astronautów w tworzeniu małych potrzebnych elementów. Oczywiście nie zapomnieliśmy też o szarej taśmie klejącej, której solidny zapas powinien znaleźć się na wyposażeniu.”

Jak projekt młodych naukowców oceniło jury?

„Prezentacja prac i ich ocena odbywała się kilkuetapowo. Oprócz pracy pisemnej przygotowaliśmy też prezentację, którą wygłosiliśmy online przed innymi uczestnikami i organizatorami. Następnego dnia odbyło się kolejne spotkanie, na którym zespoły zadawały sobie wzajemnie pytania dotyczące ich prac i tematów, które wydawały się niejasne lub mogły zawierać błędy. Każda drużyna miała kolejną dobę na przygotowanie odpowiedzi, a następnie przedstawiała je na analogicznym spotkaniu.

Takie niestandardowe podejście pozwoliło nam na poprawienie ewentualnych błędów w pracy. Nauczyliśmy się nie tylko prezentować nasz projekt ale też, odpowiednio argumentując, wyjaśniać osobom niewtajemniczonym zawiłości niektórych konceptów. Choć ogłoszenie wyników nie wyłoniło naszego zespołu jako zwycięzców, najlepsza część miała dopiero nadejść.”

Zaproszenie do USA

„Zwieńczeniem naszej dwumiesięcznej pracy była możliwość zaprezentowania projektu na międzynarodowej konferencji „Searching for Life with Heavy Lift”, organizowanej przez The Mars Society w Arizonie w USA (w październiku 2022 roku – przyp. red.). Podczas czterech dni prelekcji mogliśmy dowiedzieć się wielu nowych i ciekawych informacji na temat Marsa. Ponadto była to świetna okazja do nawiązaniu nowych kontaktów – czy to z uczestnikami konferencji, czy studentami uczelni.”

Ten wakacyjny projekt się opłacał

„Warto podkreślić, że International Mission to Mars Design Class and Competition to nie tylko konkurs, ale też poprzedzający go ciąg wykładów z tematyki kosmicznej. Mieliśmy okazję posłuchać oraz na żywo zadawać pytania osobom na co dzień pracującym z łazikami, kapsułami, misjami analogowymi i tym podobnymi projektami. Wszystkie wykłady są dostępne do obejrzenia na YouTube.

Nie sposób wymienić wszystkich korzyści płynących z uczestnictwa w projekcie. Do najbardziej oczywistych należy zaliczyć poznanie osób o podobnych zainteresowaniach, doskonalenie języka i umiejętności prezentacji na żywo, zgłębianie wiedzy o Marsie i technologiach kosmicznych. Ciekawym było również doświadczenie nauki poprzez praktykę, bo chyba tak można określić pisanie raportu i późniejsze prezentacje. Pomimo, że w naszej opinii regulamin konkursu wymaga niewielkiego dopracowania, to ogólna koncepcja przypadła nam i innym uczestnikom do gustu.

My zaś z pewnością na długo zapamiętamy wyjazd i wizytę na uniwersytecie. Liczymy, że zdobyta wiedza i doświadczenie już niedługo przyda się nam w kolejnych projektach.”