Участники научно-технологической программы «Большие вызовы» в Образовательном центре «Сириус» в рамках направления «Космические технологии» работали над созданием макета посадочной платформы и двух прототипов луноходов, которые смогут передавать друг другу данные. Один из них, исследователь, будет изучать поверхность Луны и сообщать данные другому, грузовому луноходу, он сможет собирать образцы полезных ископаемых и возвращаться с ними на базу.
Освоение Луны не только показывает геополитический престиж государства, но и способствует накоплению фундаментальных знаний и технологий. Проекты «Луна-25»…«Луна-28» стали ключевым миссиями в российской лунной программе. Они направлены на создание автоматических межпланетных станций для исследования спутника Земли. Над реализацией подобных программ обычно работают целые конструкторские бюро. Однако существуют локальные задачи, начать решать которые под силу молодым специалистам и даже школьникам. К ним относится, например, разработка алгоритма взаимодействия двух луноходов. Над этой задачей и трудились участники проекта «Разработка посадочной платформы и мобильных робототехнических средств с целью создания задела для полномасштабного исследования Луны».
Научно-производственное объединение имени С.А. Лавочкина (входит в Госкорпорацию «Роскосмос») совместно с командой школьников из «Сириуса» прорабатывали алгоритм взаимодействия двух луноходов, который позволит этим аппаратам автономно функционировать на Луне. Их главная задача – поиск и сбор полезных ископаемых.
«Наш проект посвящен разработке двух луноходов, которые смогут самостоятельно передавать информацию друг другу. Один из них – исследователь. Он отправляется на поиски зон, где потенциально располагаются полезные ископаемые. Находит сами образцы, сообщает координаты грузовому луноходу и едет в следующую зону. Второй луноход следует в эту точку, забирает требуемые образцы и едет с ними на базу для дальнейших исследований», – рассказал о проекте один из участников команды, школьник из Смоленска Тимофей Куликов.
Также ребята работали над созданием посадочной платформы, которая позволит прилунить аппараты и спустить их на поверхность естественного спутника Земли.
«Для транспортировки этих луноходов на Луну необходима посадочная платформа, над которой мы также работали на программе. Для каждого аппарата нужен отдельный запуск. С помощью ракеты-носителя на околоземную орбиту доставляется разгонный блок с посадочной платформой и луноходом. Задача разгонного блока – вывести их на перелетную траекторию к Луне. Как только это произошло, разгонный блок отделяется и включает маневровые двигатели, и либо сгорает в атмосфере, либо улетает в космос. Дальше вся работа полностью переходит на посадочную платформу. Ее задача – мягко и точно прилуниться. После посадки раскрываются трапы для съезда лунохода. Мы рассчитали полностью габариты платформы, изучили, что на ней должно располагаться. В итоге мы создали ее 3D-модель, в которой подразумеваются функции настоящей платформы. Для эксперимента мы изготовили макет и проработали механизм раскрытия трапа», – рассказывает о деталях работы над проектом один из участников команды, школьник из Челябинска Кирилл Халин.
На проекте ребята получили возможность испытать макет посадочной платформы. Эксперимент был максимально приближен к реальности и направлен на дальнейшее практическое применение разработки
«Параметры и функции проектируемой на смене посадочной платформы аналогичны реальным, разрабатываемым на АО “НПО Лавочкина”. Участники полностью погрузились в тематику и познакомились с тем, какие требуются характеристические скорости для перелета к Луне и спуска на ее поверхность, как рассчитывается масса конструкции и топлива на реальных аппаратах, как получить объемы и массы баков, рассчитать устойчивость аппарата после посадки. Таким образом, они узнали больше о спуске и посадке данной платформы на реальную поверхность Луны», – поясняет один из руководителей проекта, ведущий инженер-конструктор проектно-конструкторского отдела АО «НПО Лавочкина» Анастасия Косенкова.
Испытания луноходов и посадочной платформы были организованы на импровизированном полигоне, который разработали участники программы. Во время тестирования аппараты преодолевали небольшие препятствия, как на Луне, и распознавали «полезные ископаемые» – в данном случае стаканчик с водой. Это необходимо для тестирования разработанных алгоритмов.
«Один луноход стоял на посадочной платформе, а другой – на самодельном полигоне. Это прямоугольная область, на которой находилась зона с водой. Здесь луноход искал стакан с водой с помощью датчика влажности – уровня жидкости. Мы использовали стакан с водой как упрощение, потому что перед нами стояла задача – проверить разработанные алгоритмы взаимодействия луноходов. Карта местности строилась с помощью лидара», – рассказала об испытаниях прототипов одна из участниц команды, школьница из Новокузнецка Дарья Сорокина.
Также во время проекта ребята прослушали теоретический курс, во время которого наставники рассказали им про историю и основы полетов на Луну. Это нужно, чтобы участники понимали цели и задачи той работы, в которую они включились.
«Важно, чтобы у школьников было понимание, зачем они работают над проектом. Нам, как экспертам, нужно только направлять и корректировать процесс их работы, помогать раскрыть их потенциал и эффективно использовать знания», – рассказывает о процессе работы один из руководителей проекта, заместитель начальника отдела системного проектирования АО «НПО Лавочкина» Денис Демин.
В общей сложности проект включал три важных направления: 3D-моделирование, сборку и программирование.
На итоговой конференции участники проекта представили макеты двух луноходов, посадочную платформу и полигон для испытаний. При этом ребята и наставники подчеркивают, что им важно было продемонстрировать не только сами аппараты, но и наработки по алгоритмам взаимодействия луноходов. Участники рассчитывают, что результаты проекта можно будет применить для дальнейших разработок в рамках ближайших проектов программы исследования и освоения Луны.
В 2022 году научно-технологическая проектная программа «Большие вызовы» проходила в «Сириусе» в седьмой раз. Участники работали над проектами по 13 направлениям. Подробнее – на сайте https://bigchallenges.ru/
