За останні кілька тижнів розробка київської команди вчених — дрон-стрибунець MarsHopper, який може досліджувати поверхню Марсу, став однією з найбільш обговорюваних тем. Проект був створений в рамках всесвітнього хакатону NASA Space Apps Challenge і переміг у номінації People’s Choice Award.
Українські розробники запропонували інноваційний спосіб пересування поверхнею Марсу. Його головна перевага — економія палива. Для руху дрон-стрибунець використовує наявний на Марсі вуглекислий газ у твердій формі.
За результатами онлайн-голосування літак MarsHopper спочатку зайняв третє місце, здобувши майже 25 тисяч голосів. Втім, уже через тиждень організатори перевірили голоси, в результаті чого проект став переможцем у номінації People’s Choice Award.
Над розробкою працювали інженер Павло Правдюков, дизайнер та інженер-механік Олександр Буткалюк, учениця 6 класу Софія Буткалюк, хімік та автор 3D-моделі і комп’ютерної симуляції Микола Денисенко, студент КПІ та автор фізичних розрахунків В’ячеслав Осауленко, програміст Ілля Рубінський та інженер обладнання Андрій Музиченко.
Переможці конкурсу-хакатону NASA відвідають центр керування польотами під час запуску нового супутника на метеорит, що надасть науковцям можливість вперше проаналізувати поверхню космічного тіла.
ЗІРКОВА КОМАНДА
До слова, хакатон NASA Space Apps Challenge відбувається з 2012 року під егідою Національного управління з аеронавтики і дослідження космічного простору (США). Міжнародний конкурс проводився одночасно у 170 країнах світу. В Україні «космічний» хакатон відбувся вперше.
«День» поспілкувався з одним із розробників MarsHopper, інженером обладнання Андрієм МУЗИЧЕНКОМ — про те, як створювався проект та які перспективи його реалізації в майбутньому:
— Все почалося з Boot Camp, який відбувся за три тижні до хакатону. Під час Boot Camp організатори розповідали про напрямки, в яких можна було розробляти продукти, — їх було близько шести. Деякі з них пов’язані з Марсом, деякі — з Землею, деякі — з космічною тематикою.
У напрямку роботи з Марсом організатори хотіли, щоб команди розробили засіб пересування, наприклад ракетний ранець. Це такий рюкзак з паливними баками та ракетними соплами, який людина одягає і може летіти близько 10 хвилин. Але в такому разі ми витрачаємо багато пального, і це неефективно. Тим більше, пального, яким можна буде заправляти цей ранець, на Марсі не буде. Та й відправити людину на цю планету — дуже складно, бо середовище там дуже несприятливе, адже там високий рівень радіації та відсутність повітря. Земля, наприклад, за будовою своєї атмосфери може нас захищати від космічної радіації, а наявність повітря дає змогу вільно дихати.
Тому команда вирішила, що це не те, що варто робити, і почала розробляти пристрій для пересування. Але знову виникало питання з пальним.
В УКРАЇНІ КОНКУРС NASA SPACE APPS CHALLENGE ВІДБУВСЯ ВПЕРШЕ. У «КОСМІЧНОМУ» ХАКАТОНІ ВІТЧИЗНЯНІ РОЗРОБНИКИ ПРЕДСТАВИЛИ ПОНАД 200 ПРОЕКТІВ
Пізніше Софія, котрій 11 років та котра є донькою Олександра Буткалюка, запропонувала використовувати вуглекислий газ. Адже на Марсі атмосфера складається з вуглекислого газу (СО2), через що за низьких температур у зимовий період там поверхня полюсів ніби вкрита шапками із сухого льоду. У такому разі можна було б розробити дрон, який працюватиме на СО2. Щоб цей дрон видобував СО2 з поверхні полярних шапок Марсу і переробляв його з одного агрегатного стану в інший, використовуючи його як робоче тіло. Основний принцип роботи такого двигуна — різниця тисків. Ми подаємо паливо, і тиск, який проходить через турбіну, приводить механізм у дію.
Особисто я не був на Boot Camp, а до команди долучився на хакатоні, побачивши анонс NASA. Тим більше, я цікавлюся цим з дитинства.
До речі, ніхто з нашої команди тісно з космічною галуззю не пов’язаний.
— Поясніть, будь ласка, яким чином склалося, що тиждень тому ви були на третьому місці, а тепер перемогли?
— Спочатку з кожної локації відібрали по одному проекту для People Choice. В цілому було понад 1200 команд у 160 локаціях. Зі 160 команд потім відібрали всього 25, і пізніше вже голосуванням відібрали п’ять фінальних команд, серед яких і обрали переможця.
Після завершення голосування NASA перевірили голос. Це стандартна для них процедура. До речі, коли NASA почали переглядати голоси, вони вирішили переглянути аналітику в соціальних мережах. І в нас по Facebook була найбільша активність. Як я зрозумів, це взагалі була найбільша активність за весь час проведення хакатону.
— Чи є подібні проекти дослідження поверхні Марсу? Що «стрибунець» робитиме на планеті?
— Наразі є проект від NASA під назвою ARES — це дрон, який доставляється із Землі на Марс, може там пролетіти півтори тисячі кілометрів і потім просто самоліквідовується. Він може робити картографію, замірювати дані щодо атмосфери. Але це одноразова, занадто дорога іграшка, яка працює на ракетному паливі.
MarsHopper під час посадки може зачерпувати так званий сухий лід на поверхні Марсу. Потім він переробляє його з одного агрегатного стану в інший.
РОБОЧИЙ ПРОТОТИП MARSHOPPER. ПІСЛЯ РЕАЛІЗАЦІЇ ДРОН-СТРИБУНЕЦЬ БУДЕ ВИГЛЯДАТИ ЯК ЛІТАК, РОЗМАХ КРИЛ ЯКОГО СЯГАТИМЕ 8,5 МЕТРА, А ЙОГО ВАГА СТАНОВИТИМЕ БЛИЗЬКО 200 КІЛОГРАМІВ
Також під час посадки він може робити аналіз поверхні. Коли він «переганяє» так званий сухий лід (СО2) з одного агрегатного стану в інший, він може аналізувати речовини, які збирає з цим льодом. Адже в полярному шарі міститься не тільки СО2. Там є і вода, яка нам знадобиться, якщо ми полетимо туди. Звісно, вона може відрізнятися за структурою, адже на це впливають радіація та інші особливості планети.
Також дрон збирає дані про атмосферу, робить картографічні знімки, порівнює дані, які зібрав раніше.
Тим більше, його навіть можна облаштувати невеличкою буровою установкою.
Коли «стрибунець» піднімається з мінімальним використанням СО2 для ракетних прискорювачів, на висоті п’яти метрів тиск від переробки речовин з полярного шару подається на гвинти, які також цікаві за своєю роботою. Коли MarsHopper сідає, гвинти складаються, а коли на них подається тиск, вони через відцентрову силу починають розкриватися. Тому це допомагає нам економити паливо. Також дрон сам зможе визначити, де йому зупинитися.
— Скільки часу «стрибунець» може перебувати на Марсі?
— В ідеалі він розрахований на одну марсіанську зиму — це шість місяців. Наприклад, Curiosity, який також робить аналізи, проїхав не так багато, зібрав багато інформації, але жодної картографії, жодної важливої інформації про атмосферу він не має. Так, він може пробурити, постріляти лазером у каміння. Але для чогось більш масштабного — він не досить підготовлений.
— Наскільки зараз досліджений Марс?
— Марс сьогодні не вивчений навіть на один відсоток. У цьому плані у нас краще досліджений Місяць.
Основні відкриття, які робить наш проект — вивчення атмосфери Марсу. Адже в цій зоні постійно все змінюється. І ми зможемо збирати дані про ці зміни. Це дуже добре вплине навіть на майбутнє приземлення на Марс. Якщо ми зберемо картографію, наприклад, зможемо знайти регіон, де є вода. Існує ідея Ілона Маска про те, щоб починати підривати полярні шапки і створити на планеті льодовиковий період. Але це дуже дорого коштує, і навіть якщо вони вирішать це робити, ми вже зможемо надати їм готову інформацію про структуру, будову, картографію цієї шапки.
— Хакатон NASA Space Apps Challenge проводиться з 2012 року. Чому в Україні він відбувся лише тепер?
— Українські ентузіасти самі звернулися до NASA і запропонували проводити цей хакатон в Україні. Матеріально NASA не допомагає. Але контролюють хакатон у кожній країні й дають гарантію того, що призери та переможці відвідають їхній центр. Крім Києва, такий хакатон було організовано також у Кіровограді.
— До вас уже звернулося Державне космічне агентство України з пропозицією реалізувати проект. Наскільки ефективною може бути така співпраця?
— Зараз ми ведемо з ними діалог. Тому поки що говорити про це складно. Але вони мають багато можливостей і ресурсів. Цей рік — перший, коли агентство повністю профінансовано. Тому вони відкриті до співпраці і вражені тим, що люди, які не пов’язані практично з вивченням космосу, зібралися і здійснили прорив. Отже, час покаже. Ще тиждень-два ми будемо проводити переговори.
— У NASA не захотіли взяти цей проект до розробки?
— Головна мета NASA — повернути інтерес до космічної галузі. Якщо ми згадаємо, космічний бум у світі відбувався ще за часів Радянського Союзу — політ Гагаріна, запуск першого супутника. В США люди полетіли на Місяць, згодом відбулися запуски шатлів. Тоді люди фанатіли від цього, вся країна могла працювати на запуск однієї ракети. А сьогодні нам можуть сказати, що це нікому не цікаво, хоча комерційні запуски доволі прибуткові.
Ще кілька років тому лише Річард Брендсон казав, що вони планують зробити літак, який буде підніматися на невеличку орбіту, перебувати в невагомому стані п’ять хвилин і потім повертатиметься назад. Це був максимум із того, що робилося в цій галузі з комерційного погляду.
Сьогодні це — Blue Origin, який піднімає невелику ракету, люди перебувають у невагомості, і вона повертається назад. А Space X уже здійснив два успішних запуски з посадкою першої ступені на земну поверхню і три запуски з посадкою на плавучу баржу, розташовану серед океану, останній з яких відбувся минулої п’ятниці. Це взагалі нонсенс.
Тобто перспективи в розвитку цієї галузі є, і вони колосальні. Тому NASA закликає людей по всьому світу робити локальні продукти і розвивати космічну галузь.
— З технічного погляду, які складнощі можуть виникнути при виготовленні MarsHopper?
— Головна компонентна перешкода — отримати радіоізотопний реактор. Він працює на ізотопі — ядерному паливі, яке більш стабільне і розпадається поступово. В Україні їх не роблять. Ми хочемо встановити такий реактор, як на Curiosity.
По-друге, проблематично обчислити висотну аеродинаміку. Тобто визначити, як дрон працюватиме на Марсі. Практично це можна протестувати і на Землі, піднявши наш дрон на висоту 35 тисяч метрів. Бо там атмосфера більш-менш відповідає марсіанській.
По-третє, потрібно буде добре попрацювати над розробкою навігаційної системи, бо на Марсі немає супутників GPS-навігації та магнітного поля. Але є радіація, яка погано впливає на електроніку, відтак електронні прилади працюватимуть неправильно. Тому потрібно буде ще продумати, як зробити абсолютно простий аналоговий літак.
Все інше в Україні є.
Стосовно бюджету — поки що без коментарів. Щоб це все підрахувати, потрібен окремий проект.
Зараз ми плануємо зробити перший прототип для наземних випробовувань — електроніка та аеродинаміка. Другий — для випробовувань на висоті від 30 до 35 тисяч метрів.
— Скільки цей процес може зайняти часу?
— Дуже складно вирахувати. Якщо використовувати не вуглекислий газ, а якісь інші речовини, наприклад гелій, то за умови, що в нас уже буде фінансування та всі ресурси, для побудови прототипу «стрибунця» нам знадобиться приблизно рік чи два. Звісно, ми можемо його зробити і за три місяці, але якщо ми піднімемо його в повітря, то він розвалиться. Тоді все це не має сенсу.
— Своєю перемогою ви показали всьому світові, що українці вміють достойно відповідати на виклики, які приймають. Що Україна може ще запропонувати світові в галузі технологій, зокрема космічних?
— В Україні виробляються повністю готові компоненти для використання у космічній сфері. У нас є розроблена українцями ракета. Звісно, зараз ситуація складніша. Бо в цілому наш ракетний комплекс орієнтувався на Росію. Ситуація, яка склалася, змушує нас шукати інші ринки, переорієнтовуватися і пропонувати нові продукти. Але молоді ентузіасти у нас є. І це дуже добре.
На жаль, ми не всіх їх знаємо. Так вийшло, що наш проект потребував широкого висвітлення, оскільки лише так ми могли розраховувати на перемогу. Але в одній із номінацій цього ж хакатону проект із Кіровограда пройшов у першу п’ятірку. Це при тому, що там оцінки ставили інженери NASA.
Тому головне — працювати в потрібному напрямку, і ми вже почали це робити.
