Tag: Mars

Robotyka planetarna
Po co nam roboty w kosmosie? Do zastąpienia człowieka w nużących, męczących czy niebezpiecznych zadaniach. Nie jest to jednak jedyne uzasadnienie wykorzystania robotów w kosmosie — roboty w kosmicznym środowisku rzutują na wpływ człowieka tam, gdzie ludzie nie mogą jeszcze dotrzeć. Łaziki planetarne są wyjątkowo przydatne w prawie wszystkich typach misji planetarnych na planetach o stałych powierzchniach, od małych ciał, takich jak asteroidy i komety, przez księżyce gazowych gigantów i naszą własną Ziemię, po planety typu ziemskiego, takie jak Mars.

Autor: Kajetan Gudowski

Robotyka Planetarna

Robotyka planetarna jest związana z działalnością pojazdów kosmicznych, takich jak: łaziki, lądowniki oraz sondy, których prace są eksploracją innych planet lub asteroid. Ta interdyscyplinarna dziedzina jest ściśle związana zagadnieniami, takimi jak: autonomiczne przemieszczanie się po nieznanym i innym miejscu i pokonywaniem naszej lokalizacji, systemy czujników i urządzeń, komponentów, koncesów obsługi i infrastruktury, obsługi koncepcji robotycznych do eksploracji, mikropenetracji, nanołaziki, także mechanizmów i penetracji podpowierzchniowych oraz urządzeń do pobierania, transportu i pobierania materiałów[1].

Czym jest łazik planetarny?

Łazik planetarny jest to poruszające się urządzenie służące do eksploracji księżyców i planet Układu Słonecznego. Dzisiejsi robotyczni nomadzi przemierzający obce ciała niebieskie i odkrywający sekrety kosmosu przemieszczają się autonomicznie dzięki rozwojowi oprogramowania do nawigacji i autonomicznego sterowania. Łaziki planetarne starszej daty, takie jak Łunochod ZSRR czy też Sojourner działający w ramach misji Mars Pathfinder, były sterowane przez operatorów z Ziemi.

Łaziki planetarne mają kilka zalet w porównaniu z lądownikami, które są nieruchome — mogą eksplorować większy obszar i mogą być kierowane do eksploracji interesujących cech powierzchni, które pojawiają się na ich drodze. Jeśli ich baterie są zasilane przez panele słoneczne, można je ustawić tak, aby zebrać jak najwięcej światła w miesiącach zimowych, gdy Słońce znajduje się nisko nad horyzontem. Każdy łazik musi być przynajmniej częściowo autonomiczny, ponieważ sygnały radiowe poruszają się z prędkością światła, więc potrzebują czasu, aby dotrzeć od kontrolera z Ziemi do łazika.

Zaletą łazika w porównaniu z orbiterami (pojazdami badającymi ciało niebieskie z orbity ) jest to, że może badać powierzchnię ciała niebieskiego do poziomu mikroskopijnego i może przeprowadzać eksperymenty fizyczne (instrumenty łazika są w kontakcie z powierzchni, dzięki czemu możliwe jest bardziej szczegółowe zbadanie na różne sposoby). Z drugiej strony łaziki mają wadę w porównaniu z orbiterami, ponieważ są bardziej podatne na awarie, z powodu lądowania i innych występujących zagrożeń, i mogą badać stosunkowo niewielki obszar ciała niebieskiego wokół samego miejsca lądowania, podczas gdy orbitery mogą “zobaczyć” całość z powierzchnią swoich instrumentów z orbity [8].

Podstawowym celem łazika jest nawigacja i przemierzanie nieznanego, wrogiego terenu, rozpoznawanie i pokonywanie przeszkód, rozmieszczanie oprzyrządowania naukowego i pozyskiwanie próbek w celach naukowych. Zakres środowisk planetarnych jest ogromny, od stosunkowo łagodnych i płaskich po skrajnie skaliste i wrogie. Większość naziemnych platform robotyki mobilnej jest obsługiwana w stosunkowo korzystnych środowiskach, takich jak korytarze biurowe itp., pomimo niedawnego nacisku na paradygmaty robotyki „ucieleśnionej” lub „sytuowanej”, które podkreślają konieczność radzenia sobie z realistycznymi (i tak bezkompromisowymi) środowiskami. Badania nad robotyką mobilną naziemną mają tendencję do wykorzystywania prymitywnych systemów mobilności, takich jak napędy różnicowe i konfiguracje trójkołowe obejmujące dwa napędzane koła i samonastawne. Robotyka planetarna nie ma tego luksusu — środowiska planetarne są surowe, wrogie oraz nieznane. Łaziki planetarne mają szereg dodatkowych krytycznych ograniczeń, których zazwyczaj nie ma w przypadku tradycyjnych naziemnych robotów mobilnych:
- • niekorzystny teren charakteryzujący się skałami, klifami, szczelinami itp. z niewielką liczbą cech dla samo lokalizacji;
- brak a priori danych dotyczących konkretnych cech tego środowiska, które należy zbadać;
- rozbudowany czas lotu sygnału i ograniczone okna komunikacji z Ziemią sugerując potrzebę wysokiego stopnia autonomii;
- nieprzyjazne warunki otoczenia, w tym ekstremalne temperatury i środowiska pyłowe;
- ograniczona dostępność mocy;
- wymagania wysokiej niezawodności, które ograniczają złożoność mechaniczną.
To właśnie te kwestie, które nakładają na łaziki planetarne bardziej rygorystyczne ograniczenia niż tradycyjnie kojarzone są z naziemnymi robotami mobilnymi, mają znaczący wpływ na projektowanie i metodologie stosowane w łazikach planetarnych. Podwozie zazwyczaj stanowi około 30% całkowitej masy łazika [8].

Pierwsze łaziki

Wielki skok dla ludzkość, ale jeszcze większy dla robotyki. Większość osób łaziki zna oraz kojarzy z Marsem ale pierwszym robotem który miał wylądować na Księżycu, był radziecki Łunochod, określany mianem jako „łazik zero”. Niestety, nie dotarł na miejsce, ponieważ uległ zniszczeniu podczas nieudanego startu, do którego doszło 19 lutego 1969 roku. Łunochod 1 (rys.1) już jednak dotarł na powierzchnie Srebrnego Globu w listopadzie 1970 roku. Misja tego radzieckiego robota miała trwać tylko 3 dni a pracował aż przez 11 miesięcy. Innym typem księżycowego łazika jest LRV, czyli Lunar Roving Vehicle (rys. 2) używany w trakcie trzech ostatnich misji programu Apollo (Apollo 15, 16 i 17) do transportowania sprzętu oraz samych astronautów. Projektantem LRV był Mieczysław Bekker polski inżynier oraz żołnierz, absolwent Politechniki Warszawskiej.

Model pojazdu Łunochod

Pojazd używany w ostatnich 3 misjach Apollo

Początki eksploracji Czerwonej Planety

Wszystkie dotychczasowe misje łazików planetarnych przyjęły konstrukcje podwozi kołowych w różnych rozmiarach łazików, aby zapewnić prostotę mechaniczną i wysoką niezawodność. Wydaje się, że trend ten utrzyma się w dającej się przewidzieć przyszłości. Jedynym wyjątkiem był pierwszy łazik, który bezpiecznie dotarł na powierzchnię Marsa, mowa tu o nanołazik Prop-M (rys. 3) na rosyjskim lądowniku Mars 3 który wylądował w grudniu 1971. 4,5 kg Prop-M był połączony 15-metrowym przewodem z lądownikiem, używał pary nart zamontowanych na nogach dzięki którym miał „chodzić” a nie jeździć tak jak inne roboty tego typu. Niestety misja nie powiodła się po udanym lądowaniu, kontakt z lądownikiem został stracony w kilkanaście sekund po lądowaniu a łazik już później już nigdy nie został użyty [8].

Niewątpliwie Związek Radziecki dotarł jako pierwszy na Marsa ale to Stanom Zjednoczonym udało się wysłać pierwszą udaną misję wykorzystującą samobieżny pojazd na innej planecie. Misja Mars Pathfinder bo o niej mowa miała na pokładzie łazik Sojourner (rys. 4) który był zasilany przez panele słoneczne. Przesłał on na Ziemię 550 zdjęć i dokonał 15 analiz składu chemicznego skał [2, 8].

Sojourner

Marsjańscy bliźniacy

Misja MER czyli Mars Exploration Rover była podwójną misją NASA która obejmowała dwa bliźniaczo podobne łaziki Spirit oraz Opportunity. Celem misji było poznanie historii geologicznej i klimatycznej Marsa. Pozwoliło to na stwierdzenie, czy na Marsie występuje woda, czy istniały tam kiedykolwiek warunki umożliwiające powstanie życia.

Nasi bliźniacy zostali rozdzieleni, łaziki były nakierowane na miejsca po przeciwnych stronach Marsa, które wyglądały, jakby w przeszłości były dotknięte wodą w stanie ciekłym. Spirit wylądował w kraterze Gusiew, prawdopodobnie dawnym jeziorze w gigantycznym kraterze uderzeniowym. Opportunity wylądował na Meridiani Planum, miejscu, gdzie złoża minerałów sugerowały, że Mars miał mokrą historię.

Dzięki danym z łazików naukowcy z misji zrekonstruowali starożytną przeszłość, kiedy Mars był zalany wodą. Zarówno Spirit, jak i Opportunity znalazły dowody na przeszłe mokre warunki, które prawdopodobnie mogły wspierać życie drobnoustrojów. Badanie Opportunity nad kraterami „Eagle” i „Endurance” ujawniło dowody na istnienie w przeszłości jezior między wydmowych, które wyparowały, tworząc bogate w siarczany piaski. Piaski zostały przerobione przez wodę i wiatr, zestalone w skałę i przesiąknięte wodą gruntową.

Podczas gdy początkowe podróże Spirita w kraterze Gusiewa ujawniły bardziej bazaltowe otoczenie, po dotarciu do „Columbia Hills” łazik znalazł różne skały, co wskazuje, że wczesny Mars charakteryzował się uderzeniami, wybuchowym wulkanizmem i wodą podpowierzchniową. Niezwykle jasne plamy gleby okazały się wyjątkowo słone i dotknięte wodą z przeszłości. Na „Home Plate”, kolistym elemencie „Inner Basin” „Columbia Hills”, Spirit odkrył drobno warstwowe skały, które są równie przekonujące pod względem geologicznym, jak te znalezione przez Opportunity.

Oba łaziki przekroczyły planowany 90-dniowy czas trwania misji o wiele lat. Spirit działał 20 razy dłużej niż jego pierwotny projekt, aż do ostatecznego przekazania go na Ziemię 22 marca 2010 roku. Opportunity nadal działa ponad dekadę po wystrzeleniu. W 2015 roku Opportunity pobiło rekord podróży pozaziemskich, pokonując dystans ponad 42-kilometrowy maraton. Opportunity ma jeszcze jeden pobity rekord a mianowicie czas działania, jego misja zakończyła się 13 lutego 2019 roku, po ostatniej, nieudanej próbie komunikacji z łazikiem. Wcześniejszym rekordzistą był radziecki łazik Łunochod 1 którego rekord nie został pobity przez 30 lat [4, 5, 8.]

Łazik Prop-M – wizja artystyczna

Łazik opportunity

Ruchome laboratorium na Marsie

W 2012 roku miało miejsce lądowania na Marsie w kraterze Gale’a łazika Curiosity w ramach misji Mars Science Laboratory. Jego celem jest odpowiedzenie na fundamentalne pytania które trapi naukowców już od setek lat a mianowicie czy istnieje bądź czy istniało kiedyś życie na Marsie po przez zbadanie warunków panujących w przeszłości geologicznej Marsa szczególności miejsca i roli wody w jego historii.

Mars Science Laboratory przybył na Marsa dzięki innowacjom technologicznym, które przetestowały zupełnie nową metodę lądowania. Statek kosmiczny opadł na spadochronie, a następnie w ostatnich sekundach przed lądowaniem system lądowania wystrzelił rakiety, aby umożliwić mu zawisanie, podczas gdy linka opuszczała Curiosity na powierzchnię. Łazik wylądował na kołach, linka została odcięta, a system lądowania odleciał, by wylądować awaryjnie w bezpiecznej

Curiosity bada krater Gale i pozyskuje próbki skał, gleby i powietrza do analizy na pokładzie. Łazik wielkości samochodu jest tak wysoki jak koszykarz i wykorzystuje ramię o długości ponad 2 metrów, aby umieścić narzędzia blisko skał wybranych do badania. Duży rozmiar Curiosity pozwala na przenoszenie zaawansowanego zestawu 10 instrumentów naukowych.

Posiada narzędzia, w tym 17 kamer, laser do odparowywania i badania niewielkich, punktowych plamek skał na odległość oraz wiertło do zbierania sproszkowanych próbek skał. Poluje na specjalne skały, które powstały w wodzie i/lub mają oznaki organiczne. Tak liczne wyposażanie potrzebuje również efektywnego zasilania niestety ogniwa słoneczne nie dałyby rady nam tego zapewnić dlatego inżynierowie JPL wpadli na pomysł żeby łazik zasilić plutonem. MMRTG (Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator) czyli radioizotopowy termoelektryczny generator jest baterią ogniw sjądrowych, która z wysoką sprawnością zamienia energię jądrową w energię elektryczną. Całość składa się z dwóch głównych elementów: ze źródła energii termicznej, którym jest dwutlenek plutonu-238 i półprzewodnikowego zestawu termopary.

Curiosity niesie ze sobą największe, najbardziej zaawansowane instrumenty do badań naukowych, jakie kiedykolwiek wysłano na powierzchnię Marsa. Historia marsjańskiego klimatu i geologii zapisana jest w chemii i budowie skał i gleby. Curiosity odczytuje ten zapis, analizując sproszkowane próbki wywiercone ze skał. Mierzy również chemiczne odciski palców obecne w różnych skałach i glebach, aby określić ich skład i historię, zwłaszcza ich przeszłe interakcje z wodą [3 ,8 ,9].

Łazik Curiosity w centrum JPL NASA

Mars 2020

Co wspólnego mają bracia Wright oraz dron na Marsie? Wszyscy przeszli do historii dokonując niemożliwego. Zacznijmy od początku łazik Perseverance misji Mars 2020 jest częścią większego programu Mars Exploration Program NASA która ma za zadanie sprowadzenia próbek zebranych przez łazik Perseverance na Ziemie.

Robot eksplorujący czerwoną planetę z wyglądu niczym nie różni się od swojego starszego brata Curiosity. Perseverance ma za to inne urządzenie badawcze do prowadzenia naukowych, również różni się też innymi kołami ze względu na to że w Curiosity uległy zniszczeniu przez jeżdżenie po ostrych kamieniach.

Łazik planetarny Perseverance wyposażony w 7 urządzeń naukowo badawczych przede wszystkim w MOXIE ( ang. The Mars Oxygen ISRU Experiment ) czyli marsjański eksperyment produkcji tlenu technologia ta ma zbadać czy będzie możliwa produkcja tlenu z marsjańskiej atmosfery, a konkretnie z dwutlenku węgla. Dzięki tej misji projektanci przyszłych załogowych wypraw na Marsa będą mogli dowiedzieć się jak korzystać z marsjańskich zasobów do produkcji tlenu do oddychania ludzi i ewentualnie jako utleniacza do paliwa rakietowego.

Nasz łazik wylądował kraterze Jezero o złożonej historii geologicznej, który w odległej przeszłości mieścił jezioro. Łazik będzie wprowadzać wiertło, które może zebrać próbki rdzeniowe najbardziej obiecujących skał i gleb i odłożyć je na bok w „skrzynce” na powierzchni Marsa. Przyszła misja mogłaby potencjalnie zwrócić te próbki na Ziemię.

Pomogłoby to naukowcom badać próbki w laboratoriach za pomocą specjalnego sprzętu wielkości pomieszczenia, który byłby zbyt duży, aby zabrać go na Marsa.

Poza zbieraniem próbek oraz innowacyjnym rozwiązaniom produkcji tlenu z atmosfery innej planety, łazik planetarny Perseverance miał jeszcze jedno zadanie bezpiecznie przetransportować Ingenuity zrobotyzowany wiropłat. Ingenuity, o którym była mowa na początku o odbył pierwszy w historii astronautyki lot z napędem na planecie innej niż Ziemia. Dron wzniósł się pięć razy, była to przede wszystkim demonstracja nowej technologii. Ingenuity ma sprawdzić, czy technologia pozwala bezpiecznie latać bezpiecznie na Marsie. Dron komunikuje się z łazikiem Perseverance w trakcie lotu oraz bezpośrednio po każdym lądowaniu. Śmigłowiec jest zaprojektowany tak, aby przekazywał obrazy „z lotu ptaka” w rozdzielczości około dziesięciokrotnie większej niż obrazy orbitalne, a także obrazy miejsc, które mogą być przesłonięte dla kamer łazika Perseverance [6, 8].

Łazik Perseverance – wizualizacja

Ingeniuty

Kolebka łazików

No dobra, ale gdzie te wszystkie łaziki powstają oraz kto za to odpowiada? Jet Propulsion Laboratory (Laboratorium Napędu Odrzutowego) jedno z centrów badawczych NASA, które znajduje się w Pasadenie w stanie Kalifornia. To właśnie tu powstają wszystkie łaziki, sondy i lądowniki oraz są tworzone misje bezzałogowe z wykorzystaniem robotów. Pracownicy JPL obejmują zróżnicowaną populację naukowców, inżynierów, technologów, programistów, komunikatorów, projektantów, ekspertów ds. bezpieczeństwa, administratorów biznesowych i innych. Gdy naukowcy oraz inżynierowie projektują misje, oraz roboty, to właśnie technicy budują łazik. Praca techników lotniczych jest wykonywana ręcznie oraz bardzo trudna, ponieważ w dużej mierze to właśnie od nich zależy czy łazik poleć, czy też nie, jedna mała niedokręcona śrubka może skutkować katastrofą oraz stratą setek milionów dolarów.

Ośrodek JPL NASA w Pasadenie

Źródła:
[1] https://polsa.gov.pl/projekty/peraspera/robotyka-kosmiczna/
[2] https://mars.nasa.gov/mars-exploration/missions/pathfinder/
[3] https://mars.nasa.gov/mars-exploration/missions/mars-science-laboratory/
[4] https://mars.nasa.gov/mars-exploration/missions/mars-exploration-rovers/
[5] https://mars.nasa.gov/mars-exploration/missions/mars-exploration-rovers/
[6] https://mars.nasa.gov/mars-exploration/missions/mars2020/
[7] https://www.nasa.gov/stem-ed-resources/lunar-roving.html
[8] “PLANETARY ROVERS. Robotic Exploration of the Solar System” Alex Ellery

[9] “The Design and Engineering of CURIOSITY. How the Mars Rover Performs Its Job”. Emily Lakdawalla
2 August 2022
Część I: Jak powstają nasze projekty?

Jak powstają nasze projekty?

Część I – Baza na Marsie Ideacity

Jak powstają nasze projekty? Każdy inaczej, choć kilka elementów mają wspólnych. Postanowiliśmy uchylić Wam rąbka tajemnicy i w ramach tego cyklu pokazać kulisy powstawania wszystkich naszych projektów. Jeżeli jesteście ciekawi skąd bierzemy pomysły, jak wygląda proces tworzenia i co musimy zrobić, aby na końcu otrzymać piękną wizualizację, to ten cykl jest właśnie dla Was! Na pierwszy ogień idzie projekt, od którego wszystko się zaczęło…

Początki Innspace

Nasza grupa zawiązała się w jednym celu – chcieliśmy zaprojektować bazę na Marsie na konkurs organizowany przez The Mars Society. Bardzo długo nie mieliśmy nazwy ani żadnych profili w mediach społecznościowych, gdyż to miał być jednorazowy projekt. A jak wyszło, to już doskonale wiecie.

Pierwsza była oczywiście kawa. Jak również rozmowa o tym, że The Mars Society organizuje konkurs na bazę marsjańską. Chwila rozmowy w początkowym małym gronie – Piotr, Magdalena i Justyna, i okazało się, że doskonale wiemy, jak taka baza powinna wyglądać, i byliśmy w tym zgodni. Był tylko jeden problem. Jak zająć się architekturą kosmiczną, skoro nikt z nas nie jest architektem? Tak chwilę później dołączyła do nas Beata i to był początek Innspace.

Własny styl pracy

Ideacity był specyficznym projektem i nadał kurs naszym przyszłym aktywnościom. Pewnie gdyby nie późniejszy sukces, nie ośmielilibyśmy się działać dalej w takiej formie, jaką przyjęliśmy. Mieliśmy kilka głównym problemów: część z nas znała się na kosmosie – to nie był pierwszy wspólny projekt, część na architekturze, ale nikt nie miał zielonego pojęcia o architekturze kosmicznej. Sytuację utrudniał fakt, że częste spotkania na żywo nie były możliwe, a na regularne spotkania online nie do końca mieliśmy czas. Dodatkowo, po raz pierwszy pracowaliśmy nad tak interdyscyplinarnym projektem w tak małym gronie.

Musieliśmy wypracować własny styl pracy. Mieliśmy już pomysł na projekt – ten powstał zanim jeszcze zgłosiliśmy się do konkursu. Pierwsze spotkanie było najważniejsze i miało na celu uzgodnienie założeń projektu, stworzenie SBSa, harmonogram projektu i podział zadań. Wydają się to oczywiste elementy, ale są kluczowe przy próbie pracy zdalnej nad nowym projektem.

Beti i Piotrek pracujący nad Ideacity

Madzia w czasie przerwy w pracy nad Ideacity

Po pierwsze stworzyliśmy SBS, czyli System Breakdown Structure. Najprościej mówiąc, to schemat w formie drzewa, w którym od ogółu (systemu) do szczegółu (poszczególnych elementów) rozpisaliśmy wszystkie zagadnienia, które należało uwzględnić w projekcie. Poświęciliśmy temu najwięcej czasu, bo to była podstawa całego projektu i kluczowy element. Dlaczego? Pozwoliło nam to zobaczyć cały zakres projektu, a przez to oszacować ilość pracy, ułożyć harmonogram, podzielić zadania i pracować przez resztę projektu zdalnie nie martwiąc się, że na końcu nam czegoś zabraknie. Dodatkowo wykorzystaliśmy ten schemat do uporządkowania naszej burzy mózgów i wypisania nie tylko wszystkich zagadnień, ale też wszystkich potencjalnych sposobów ich rozwiązania.

DOBRA RADA

Do pierwszego SBSa warto wykorzystać karteczki typu post-it. Dzięki temu praca nad schematem jest bardziej elastyczna, bo można dowolnie je grupować i rozpisywać na coraz mniejsze części, doklejając kolejne karteczki, można wyróżniać też poszczególne zagadnienia kolorami. Nie martwimy się wtedy brakującą przestrzenią i nie musimy kreślić, jeżeli zmienimy zdanie. Przygotujcie sobie spory zapas karteczek! Zużywa się ich naprawdę dużo!

Dzięki takiemu projekty przestają być wielką niewiadomą i nabierają kształtów. W ten sposób podchodzimy do dziś do wszystkich projektów. Nawet jeżeli nie wiemy, jak coś zrobić, to wiedza, co jest do zrobienia i gdzie są potencjalne problemy, to dobry początek. Znając zakres projektu, wiedząc, gdzie mamy braki, a więc które elementy zajmą nam więcej czasu i mając wypunktowane wszystkie elementy, możemy tworzyć bardziej szczegółowe założenia projektu, dzielić zadania i określać harmonogram.

Jak się do tego zabrać?

Potrzebujecie dużą powierzchnię – my korzystaliśmy z brystolu lub starych, pustych z jednej strony plakatów. Staraliśmy się na początku wypisywać różne zagadnienia i rozbijać je na drobne elementy, bez oceniania i bez martwienia się, czy dobrze je pogrupowaliśmy. Przykład? Surowce – pozyskane z regolitu, wydobyte spod powierzchni, pozyskane z atmosfery, pozyskane z asteroid. Albo energia i różne sposoby pozyskania energii, takie jak energia wiatrowa, jądrowa, itp. Każdy kolejny element powodował, że wpadaliśmy na inne problemy, systemy czy koncepcje, które mogły znaleźć zastosowanie w projekcie. Zaczęliśmy też dostrzegać połączenia pomiędzy elementami i w ten sposób pogrupowaliśmy nasz projekt w systemy, które podzieliliśmy między sobą. Beata zajęła się kwestiami związanymi z architekturą i planowaniem przestrzennym, jak też i częścią mieszkalną, Magdalena część “bio” – czyli wszystko, co wiązało się z żywymi organizmami, jak podtrzymywanie życia, uprawy, żywienie, czy wykorzystanie alg do wytwarzania powietrza oraz jako pożywienie. Piotr zajął się podstawowymi kwestiami technicznymi, czyli zapewnieniem podstawowego działania bazy: surowce, energia, paliwo, transport czy automatyzacja, a Justyna zaplanowała działanie bazy od środka, czyli strefę przemysłową, ale też kwestie społeczne, związane z pracą, edukacją czy wzajemnymi relacjami mieszkańców bazy.

DOBRA RADA

Praca zdalna nad projektem jest dużo łatwiejsza i dużo bardziej efektywna, kiedy ma dobrze określone założenia. Opracujcie więc wszystkie elementy, które wymagają współpracy wielu osób. Szczegóły poszczególnych systemów mogą być już opracowane osobno. Dla nas takim elementem był układ miasta i cały zamysł, do którego potrzebowaliśmy znać m.in. powierzchnie wszystkich innych systemów.

Dzięki temu później, jeżeli każdy trzyma się pierwotnych założeń, to projekt dalej będzie spójny, bo pozostałe elementy nie wpływają znacznie na siebie. Ciągła komunikacja jest jednak ważna. Ustalcie na samym początku, że jeśli ktoś w trakcie swojej pracy zahacza w jakiś sposób o obszar innej osoby, to od razu ją poinformuje o tym. Pozwala to szybciej wychwycić ewentualne rozbieżności i ustalić

Co dalej?

Kolejne kroki były proste. Mieliśmy już dokładnie rozpisane założenia projektu (i co ciekawe niewiele się zmieniły do końca) oraz podzielone zadania. Daliśmy sobie kilka tygodni na porządny research i przez ten czas pracowaliśmy osobno. Tutaj przydatna okazała się konwersacja grupowa na Facebooku, gdzie w razie wątpliwości lub kiedy wpadliśmy na świetny pomysł, od razu wrzucaliśmy to zagadnienie na forum i mogliśmy szybko podejmować decyzje.

Nasza praca przebiegała dwutorowo. Część zagadnień była niezależna od innych, tzn. musiała być zgodna z pierwotnymi założeniami, ale np. już szczegóły pozyskiwania energii opracowane przez Piotrka nie miały wpływu na pracę Magdy nad uprawą roślin. Jedyną informacją, która musiała przepłynąć, był obszar upraw i szacowana ilość energii. Było to potrzebne do szczegółowych obliczeń. Dlatego jako komunikator wybraliśmy Messenger, który pozwalał na efektywne przekazywanie sobie nawzajem, jakie informacje są nam niezbędne i późniejsze odpowiedzi zwrotne. Mieliśmy więc dosyć szybko zebrane podstawowe dane – jak rozwiązujemy problemy w każdym z systemów, ile miejsca musimy zarezerwować, jakie jest zapotrzebowanie na różne zasoby i jaka jest wydajność wszystkich systemów oraz inne, ważne szczegóły.

Ułożenie miasta

Kolejnym etapem było przełożenie zebranych wiadomości na wygląd samego projektu. To był etap najbardziej pracowity dla Beaty. Chcieliśmy, aby baza była zoptymalizowana pod kątem transportu ludzi i materiałów, a to wymagało działania grupowego. Musieliśmy przeprowadzić wiele krótki calli w mniejszej lub większej grupie, podczas których rozwiązywaliśmy problemy, jakie podczas planowania miasta na Marsie napotkała Beata. Moment, w którym zamknęliśmy układ miasta, to był moment, w którym na dłuższą chwilę oderwaliśmy się od projektu na rzecz kilku innych.

DOBRA RADA

Jeżeli macie krótki czas na zrealizowanie jakiegoś projektu, to świetnym sposobem jest zrealizowanie małego hackathonu i zebranie całej grupy na dwa dni w jednym miejscu z założeniem intensywnej pracy. Dużo łatwiej jest się zmotywować do pracy mimo zmęczenia, kiedy jest się razem. Sama praca idzie dużo szybciej, bo wszelkie problemy można rozwiązać wspólnie. To nasz ulubiony sposób pracy nad projektami, choć nie zawsze możliwy. Ostatecznie naszym największym problemem było skrócenie raportu, gdyż zajął nam znacznie więcej niż dozwolony limit stron. Jednak cały projekt udało się wysłać w 24h przed deadlinem.

Ostatni hackathon

Ideacity nie był jedynym naszym projektem. Wspólna praca spodobała nam się na tyle, że w międzyczasie zgłosiliśmy się do innych konkursów i to one zajęły nam czas. Do Ideacity wróciliśmy w ostatni weekend przed deadlinem. Nienajlepszy pomysł, ale to był nasz jedyny wolny czas :). Projekt rozpoczęliśmy dwudniowym spotkaniem, podczas którego opracowaliśmy wszystkie założenia i zakończyliśmy go w podobny sposób (tylko zdalnie). Mieliśmy odpalonego wspólnego Meeta przez całe dwa dni i przez te 48 godzin napisaliśmy końcowy raport. Jednocześnie co jakiś czas (czasami co 2 godziny, czasami co pół, w zależności od tego, nad czym pracowaliśmy) mieliśmy krótkie rozmowy, podczas których rozwiązywaliśmy bieżące problemy i podejmowaliśmy ostatnie decyzje związane z wyglądem raportu czy treścią (limit 20 stron to zdecydowanie za mało!). To pozwalało też motywować się do dalszej pracy nasz raportem mimo zmęczenia. Taka technika pomodoro w wersji Innspace 😀

Nie mieliśmy jednak obawy, że nie zdążymy – nasz projekt był opracowany, a ostatnie dwa dni spędziliśmy tylko na przelaniu go na papier i tworzeniu ostatnich, brakujących schematów (bardziej skomplikowane przygotowaliśmy wcześniej).

DOBRA RADA

Nasze projekty piszemy w LaTeXie. LaTeX to oprogramowanie do składania tekstów. Aby uprosić sobie pracę, korzystamy z Overleafa, czyli edytora działającego w chmurze. Pozwala on trzymać nasze dokumenty online i pracować na nich jednocześnie. Dlaczego te programy? Dokumenty wyglądają znacznie lepiej, dużo prościej jest zoptymalizować objętość i łatwo się go formatuje (chociaż najprawdopodobniej fani Word nie zgodzą się z nami). Co prawda, nie jest to tak intuicyjne narzędzie, jak właśnie Word, ale daje dużo większe możliwości, zwłaszcza w porównaniu do innych narzędzi online, jak Google Docs. Zaletą jest również to, że teraz wszystkie nasze raporty możemy przechowywać na jednym koncie.

Kolejne kroki

Mijały kolejne miesiące, a my otrzymywaliśmy kolejne dobre informacje – najpierw o zakwalifikowaniu się do półfinału, a następnie do finału. Dlatego postanowiliśmy dopracować nasz projekt i z jednej strony stworzyliśmy szczegółowe schematy, które nie zmieściłyby się w raporcie, ale były świetne do prezentacji finałowej, a z drugiej strony do zespołu dołączył Łukasz, który przygotował świetną wizualizację naszego projektu. Tym sposobem dopracowaliśmy przed finałem nasz projekt do poziomu, w którym byliśmy z niego zadowoleni. Przy okazji, aby wykorzystać dodatkowe materiały, zgłosiliśmy się na konferencję Mars Society Convention (podczas której odbywał się finał konkursu) i zaprezentowaliśmy tam trzy tematy związane z naszą bazą.

DOBRA RADA

Praca zdalna nad projektem jest dużo łatwiejsza i dużo bardziej efektywna, kiedy ma dobrze określone założenia. Opracujcie więc wszystkie elementy, które wymagają współpracy wielu osób. Szczegóły poszczególnych systemów mogą być już opracowane osobno. Dla nas takim elementem był układ miasta i cały zamysł, do którego potrzebowaliśmy znać m.in. powierzchnie wszystkich innych systemów.

Warto wykorzystać swoją pracę na wiele sposobów. Oprócz stworzenia projektu i wysłania raportu na konkurs warto przedstawić go np. na konferencji. Dzięki temu z Waszą pracą zapozna się więcej osób, a Wy zdobędziecie ceny feedback po prezentacji oraz dodatkowe punkty do grantów albo stypendium. My przedstawiliśmy swoją pracę na Mars Society Convention. Na swojej stronie internetowej marspaper.org zbierają wszystkie publikacje od wielu lat. Nawet dzisiaj zdarza się, że co jakiś czas kontaktują się z nami osoby, które właśnie tam znalazły nasz projekt i kontaktują się z nami z różnymi propozycjami.

Jeżeli jesteście ciekawi szczegółów technicznych naszych projektów, to możecie znaleźć je pod poniższymi linkami:

Society on Mars based on the example of Ideacity project

Space industry on the example of Ideacity project

Urban planning in space on the example of Ideacity project

14 January 2021
Innspace na podium konkursu Mars Colony Prize

Pomysł na idealne miasto na Marsie stworzony przez Innspace w finale konkurs

Projekt samowystarczalnej kolonii marsjańskiej dla 1000 osób o nazwie Ideacity zakwalifikował się do półfinału konkursu Mars Colony Prize, organizowanego przez The Mars Society. Ze 100 nadesłanych zgłoszeń jury wybrało 25 najlepszych, które zostaną opublikowane w książce „Mars Colonies: Plans for Settling The Red Planet”. Następnie wybrał z nich najlepszą 10-tkę, która będzie walczyć o zwycięstwo w finale w USA. Wśród projektów na podium z 5. miejscem znalazł się projekt grupy Innspace o nazwie Ideacity.

Ideacity

“Stworzenie na Marsie kolonii, która zapewni mieszkańcom tak samo dobre warunki, jak Ziemia, nie jest proste. Przeszkodą jest nie tylko technologia, ale i funkcjonowanie marsjańskiego społeczeństwa” – Piotr Torchała, konstruktor.

Projekt Ideacity wykorzystuje koncepcję miasta idealnego. Główne założenia naszego miasta to krótkie odległości (miasto mieści się na planie sześciokąta o boku 400 m), centrum będące głównym punktem całej kolonii oraz stworzenie sieci zarówno podziemnych tuneli, które pozwolą poruszać się po mieście bez narażania się na zewnętrzne warunki, jak i dróg na powierzchni, umożliwiający ruch pojazdów z ładunkami na powietrzni. Bliżej centrum znajdują się budynki przeznaczone do codziennego funkcjonowania, zabudowania przemysłowe ulokowane są na zewnętrznej części miasta. Większość zabudowy znajduje się pod ziemią, co pozwala chronić mieszkańców przed promieniowaniem.

Wszystkie aspekty

Sam układ miasta to już końcowa część projektu. Aby móc je dobrze zaplanować, musieliśmy najpierw dokładnie zastanowić się, co powinno się w nim znajdować. Rozpatrzyliśmy pozyskiwanie i przetwórstwo surowców, przemysł wytwórczy, wytwarzanie energii, gospodarkę komunalną, systemy podtrzymywania życia, czy również rolnictwo. Naszym celem było przypisanie każdemu budynkowi konkretnej roli i zaprojektowanie go w taki sposób, aby odpowiadał zastosowaniu. Zajęło nam to sporo czasu – w naszej bazie jest ponad 100 budynków, ale było to konieczne, aby móc zoptymalizować kolonię.

“Wielokrotnie poprawialiśmy nasz projekt. Kolejne analizy pozwalały nam dopracować wszystkie ścieżki. Dzięki temu przepływ zarówno ludzi, jak i ładunków na terenie kolonii jest zoptymalizowany.” – Beata Suścicka, architekt w projekcie.

Ważnym punktem było maksymalne zautomatyzowanie bazy. “Ze względu na ograniczoną ilość osób w kolonii (1000) i konieczność samowystarczalności, musieliśmy tak zaprojektować kolonię, aby uniezależnić możliwie dużo aspektów od człowieka.” – Andrzej Reinke, odpowiedzialny za automatyzację kolonii. Uważamy, że mieszkańcy przyszłej kolonii powinni maksymalnie skupić się na tworzeniu przyszłości, badaniach i rozwoju bazy, a nie zajmować się pracami, do których moglibyśmy wykorzystać roboty czy sztuczną inteligencję.

Jednym z głównym problemów było przeżycie ludzi w bazie. “Zaproponowaliśmy działanie systemów podtrzymywania życia. Ważnym punktem było rozważenie marsjańskiej diety i sposobów wytworzenia pożywienia. Zdecydowaliśmy się na dietę roślinną, a same uprawy zajmują znaczną część naszego miasta.” – Magdalena Kubajewska, odpowiedzialna kwestie związane z przeżyciem mieszkańców.

Nie tylko budowa, ale i funkcjonowanie

Strona techniczna projektu to jednak tylko 40% punktów. Nasz projekt musiał uwzględniać także kwestie ekonomiczne, ustrój polityczny i system zarządzania kolonią, zagadnienia społeczne i kulturalne, czy wreszcie estetykę kolonii.

“To właśnie ta część zajęła nam najwięcej czasu, ale też była najciekawszą częścią projektu. Wydaje się, że idealny system nie istnieje, stąd rozważania, jak taka marsjańska kolonia powinna działać, to były niekończące się dyskusje” – mówi Justyna Pelc, lider projektu.

Grupa Innspace

Przydatne linki:

Ogłoszenie i zasady konkursu

Link do ogłoszenia finalistów

2 July 2019
Marsjańska wystawa we Wrocławiu

Od 25 maja co 2 czerwca w Pasażu Grunwaldzkim można odwiedzać kosmiczną wystawę poświęconą Czerwonej Planecie o nazwie Kryptonim Mars. Odwiedzający mogą poczuć się jak pierwsi astronauci i dowiedzieć się więcej o Marsie i jego eksploracji.

Wyjątkowa – bo interaktywna – wystawa, która spodoba się zarówno dzieciom, jak i dorosłym. Organizatorzy zabiorą odwiedzających w kosmiczną podróż, która zaczyna się przy ponad 3-metrowej rakiecie. Posłuchać można o budowie statków kosmicznych, zagrożeniach czyhających w kosmosie i samym locie na Marsa, który trwać będzie ok. 6 miesięcy!

Kolejnym przystankiem są ogromne namioty, które skrywają wnętrze lądownika marsjańskiego i symulację pierwszej bazy na Marsie. To tu dowiedzieć się można, co znajduje się w lądowniku, dlaczego astronauci muszą ćwiczyć i jak reaguje nasze ciało na kosmiczne warunki.

W bazie natomiast posłuchać można o marsjańskiej diecie oraz sprawdzić, czy ciężko byłoby być astronautą na Marsie i wykonać przygotowaną misję.

Znajdź nas!

W przygotowaniu wydarzenia od strony merytorycznej pomagała członkini naszej grupy – Justyna Pelc! Justyna jest również przewodnikiem po terenie wystawy, więc kosmiczna przygoda jest gwarantowana.

Cała przygoda kończy się przy Strefie Druku 3D, gdzie zapoznać się można z technologią, która może nam znacznie pomóc podczas budowy bazy na Marsie, a także samemu wydrukować dla siebie rakietę lub inny kosmiczny gadżet.

Partnerami wystawy są Media Markt oraz Leo Rover. Patronami wystawy są czołowe polskie podmioty, związane z tematami kosmicznymi – Agencja Rozwoju Przemysłu, Mars Society Polska i European Space Foundation, natomiast patronat nad wystawą objęły portale AstroNET, Puls Kosmosu i Space24.

25 May 2019
Podniebne miasta na Wenus czy drony na Tytanie. Jakie mamy plany na eksplorację kosmosu?

Podróże kosmiczne już dawno przestały być odległym marzeniem, a stają się naszą rzeczywistością. Z różnych stron świata dochodzą do nas wieści o planowanych wojażach na Księżyc, czy co u bardziej śmiałych – na Marsa. Jednak czy wiedzieliście, że plany ludzkości wychodzą daleko poza te dwa obiekty? Sprawdźmy, jakie miejsca w kosmosie upatrzył sobie człowiek do zbadania w najbliższym czasie i dlaczego właśnie one? Oto przegląd kilku najciekawszych pomysłów.

Księżyc

Pierwszy krok postawiony przez człowieka na Księżycu w 1969 r. nie zaspokoił naszej ciekawości, wręcz przeciwnie. Mimo, że dawno nas jako ludzkości tam nie było, Księżyc wciąż pozostaje jednym z głównych kierunków najbliższych misji.

Jednym z ciekawszych (i bardzo realnych!) pomysłów na kolonizację Księżyca jest wykorzystanie tamtejszej gleby, zwanej regolitem, do budowy bazy. Brzmi sensownie, prawda? Przecież dużo prościej jest zbudować habitat z surowców, które mamy na miejscu, niż lecieć ze sobą z ogromnym ładunkiem pełnym materiałów do budowy. Nasuwa się jednak pytanie – jak to zrobić? Naukowcy z ESA postanowili w tym celu wykorzystać… drukarkę 3D. W dzisiejszych czasach jesteśmy w stanie wydrukować całe domu, więc czemu nie budować ich na Księżycu? Pierwsze próby zakończyły się sukcesem, więc czekamy na dalszy rozwój tej technologii.

Baza na Księżycu drukowana 3D

Czerwona Planeta

Niektórzy zwolennicy eksploracji kosmosu twierdzą, że zamiast zajmować się Księżycem, powinniśmy od razu sięgać dalej – na Marsa! Oczywiście, można wykorzystać w tym celu planowaną stację kosmiczną, zwaną Lunar Orbital Platform-Gateway (która miałaby zastąpić ISS) jako swoisty przystanek między Ziemią a Marsem, ale po co, jeżeli możemy dostać się tam bezpośrednio? Czołowe agencje, takie jak ESA i NASA już szykują kolejne łaziki (ExoMars czy Mars2020), które w przeciągu najbliższych kilku lat polecą badać tą planetę. Jednak coraz mocniej na tym polu widoczne są firmy prywatne, takie jak chociażby SpaceX. Wizja prezentowana przez Elona Muska rozpaliła wyobraźnię niejednej osoby. Koniecznie zapoznajcie się z jego pomysłem na całe… marsjańskie miasto.

Baza marsjańska według SpaceX

Według planów Elona, już w ciągu najbliższych lat możliwe będą pierwsze loty załogowe jego rakietami na Czerwoną Planetę. Jego plan to zasiedlić Marsa milionem ludzi. Brzmi jak szaleństwo? Kolejne sukcesy firmy SpaceX pozwalają wierzyć, że w tym szaleństwie jest metoda.

Mężczyźni są z Marsa, a kobiety… z Wenus?

A czemu nie spojrzeć w drugą stronę – na Wenus? Wprawdzie, Wenus nie jest zbyt przyjazną człowiekowi planetą, ale czy to oznacza, że ludzka stopa tam się nigdy nie wybierze? Nie do końca. Czy słyszeliście może o podniebnych miastach na Wenus? Na powierzchni Wenus panują nieciekawe dla nas warunki. Kilkadziesiąt razy większe ciśnienie, temperatura dochodząca do ponad 400 st. C., atmosfera składająca się głównie z CO2, no i te siarkowe chmury. Nie brzmi to jak miejsce, do którego ktoś chciałby lecieć. Jednak być może zmienicie zdanie. Otóż okazuje się, że na pewnej wysokości (ok. 50 km) nad powierzchnią Wenus, warunki są o wiele bardziej znośne. Ciśnienie i temperatura są podobne do tych, do których przyzwyczajeni jesteśmy na Ziemi, więc moglibyśmy tam umieścić „balony”, które unosiłyby się nad nieprzyjemnymi, niższymi warstwami atmosfery. Ze względu na podobne ciśnienie, nie musielibyśmy korzystać ze specjalnych skafandrów ciśnieniowych. Co z surowcami? Przecież nie moglibyśmy zejść na powierzchnię? Okazuje się, że moglibyśmy je pozyskiwać z atmosfery. No i nie trzeba się martwić o skomplikowane systemu lądowania, bo przecież wcale nie chcemy dotrzeć do powierzchni planety. Brzmi tak dobrze, że aż sami dziwicie się, że jeszcze tam człowieka nie ma? Otóż, jest jeden mały haczyk. Wszystko byłoby super, gdyby nie… kwas siarkowy w powietrzu. Kwas i fakt, że jeszcze nie wiemy, jak moglibyśmy stamtąd wrócić, sprawiają, że na razie mimo wszystko bardziej kierujemy się w stronę Marsa. Chociaż kto wie, może w przyszłości postęp technologiczny pozwoli nam poradzić sobie i z tymi problemami.

Latające miasta na Wenus

Jeśli nie Wenus, to może Tytan?

Wysyłanie człowieka dalej, niż na najbliższe planety, jest już ogromnym wyzwaniem. Nie znaczy to jednak, że zupełnie nie planujemy misji, które pozwolą nam poznać bardziej odległe części naszego Układu Słonecznego. Ciekawe pomysły mają naukowcy na eksplorację… Tytana. Ten księżyc Saturna zainteresował ludzkość ze względu na ogromne złoża węglowodorów. Dodajmy do tego obecność na Tytanie najważniejszych pierwiastków, niezbędnych do utrzymania życia ludzkiego i powietrze podobne do ziemskiego i już przestają nas dziwić te plany. Na powierzchni Tytana wykryto jeziora i morza (tylko zamiast wody mamy ciekły metan lub etan), więc plan zbadania go za pomocą łodzi podwodnej wydaje się być sensowny. Celem byłoby największe jezioro – Kraken Mare, choć naukowcy przewidywali, że taka misja mogłaby się odbyć dopiero bliżej 2040 r.

Misja Dragonfly i drony na Tytanie

Drugim, równie ciekawą ideą na poznanie Tytana, jest wykorzystanie… dronów. Tak, misji Dragonfly zakłada użycie dronów do eksploracji tego księżyca Saturna. To małe latające urządzenie to wbrew pozorom bardzo dobry pomysł na zdobycie bardzo dużej ilości informacji przy jednoczesnym stosunkowo niewielkim koszcie misji. Pozwoliłby na szybkie pobranie próbek z dużej przestrzeni i w łatwiejszy sposób, niż gdyby zastosowano do tego np. balon czy samolot. Co ciekawe, pomysł ten możnaby też wykorzystać podczas innych misji.

Kierunek: Phobos

Wracając nieco bliżej Ziemi, nasze zainteresowanie wzbudza również Phobos. To jeden z księżyców Marsa, który ma zaledwie nieco ponad 20 km średnicy. Księżyc ten już był w centrum zainteresowania misji radzieckich w 1988 r. Teraz część osób wskazuje go jako przystanek w drodze misji załogowych na Marsa, ponieważ lądowanie na nim byłoby łatwiejsze (np. ze względu na znacznie mniejszą grawitację) i tańsze niż na samym Marsie.

I na koniec: Europa

Nie, nie zamierzamy wylądować rakietą na środku naszego kontynentu, a chcemy poznać bliżej kolejny księżyc – tym razem Jowisza. Misja Europa Clipper zakłada przelatywanie sondy obok wspomnianego księżyca Jowisza z bardzo dużą częstotliwością w celu jego zbadania. Skąd zainteresowanie Europą? Na jej powierzchni znajduje się słony ocean z ciekłą wodą, który mógłby być idealnym środowiskiem do powstania życia.

Czy to wszystko? Oczywiście, że nie. Lista obiektów, które nas interesują, jest o wiele dłuższa. Chęć poznania kosmosu jest coraz większa i większa, a kolejne sukcesy tylko zachęcają ludzkość do dalszych podróży. Mam nadzieję, że w ciągu najbliższych lat człowiek rzeczywiście osiągnie zamierzone cele. I kto wie, co przyniosą nam te odkrycia?

Tekst pierwotnie ukazał się w Magazynie Materia. Link do wydania znajduje się tutaj.

21 April 2019