Marte: Specialiștii români vor contribui la unul dintre cei mai sofisticați și avansați roboți spațiali

În anul 2033, pe Pământ vor sosi primele mostre de pe o altă planetă, iar România este implicată în această misiune istorică pe Marte, realizată de NASA și ESA.

Specialiștii români vor contribui la unul dintre cei mai sofisticați și avansați roboți spațiali — un braț robotic ce va fi folosit pentru preluarea mostrelor de rocă și praf și trimiterea lor pe Pământ pentru a răspunde la întrebarea: a existat viață pe Marte?

Misiunea Mars Sample Return este una extrem de ambițioasă. Arhitectura ei cuprinde trei lansări spațiale de pe Pământ, o lansare în premieră de pe o altă planetă și o capsulă spațială care va aduce înapoi, pe Pământ, mostrele de pe planeta Marte. Acestea vor putea fi studiate în cele mai performante laboratoare ale lumii, cu tehnologii complexe de ultima oră.

În cadrul misiunii, brațul robotic european — Sample Transfer Arm (STA) — va juca un rol esențial.

Acesta va fi lansat spre Marte în a doua jumătate a acestui deceniu și va amartiza în apropierea locației rover-ului american Perseverance, care adună în prezent probe de pe planeta Marte.

Capabil să „vadă”, să „simtă” și să ia decizii autonome, Sample Transfer Arm va identifica, va ridica și va transfera tuburile ce conțin aceste mostre într-un container ce va fi lansat pe orbita planetei Marte de un lansator numit Mars Ascent Vehicle (MAV). Mai departe, containerul va fi preluat de un modul dezvoltat complet în Europa și adus înapoi pe Pământ.

Sample Transfer Arm este o capodoperă a roboticii spațiale. Acesta este conceput pentru a fi autonom, extrem de fiabil și robust. Designul său imită un braț uman, cu umăr, cot și încheietură, și are propriul creier și ochi încorporați. Robotul poate efectua o gamă largă de mișcări având șapte grade de libertate.

România va avea contribuții importante la realizarea acestei tehnologii de vârf a industriei spațiale europene. Specialiștii români vor contribui la siguranța brațului robotic și se vor asigura că acesta „vede” și interpretează corect realitatea.

COMOTI — Menținerea brațului robotic în siguranță

Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare Turbomotoare COMOTI este responsabil pentru dezvoltarea unor echipamente critice misiunii Mars Sample Return, numite Hold Down & Release Mechanism (HDRM), tehnologie care va zbura pe Marte.

HDRM-urile vor avea rolul de a bloca și asigura brațul robotic european (Sample Transfer Arm) pe platforma statică NASA (Sample Retrieval Lander) în timpul lansării de pe Pământ, pe toată durata călătoriei spre Marte și în faza de amartizare. Mecanismele vor proteja brațul robotic, prevenind deteriorarea acestuia pe durata misiunii din cauza încărcărilor și șocurilor mecanice, respectiv a dilatărilor termice survenite în urma expunerii la un domeniu mare de temperatură. Odată platforma ajunsă pe Marte, echipamentele vor elibera brațul astfel încât acesta să-și poată începe misiunea.

Complexitatea brațului robotic — dată de cele 7 grade de libertate, o lungime de până la 2,5 metri și o masă de peste 35 de kg — face ca aceste mecanisme, trei la număr, să fie la rândul lor complexe și vitale pentru misiune. Ele vor fi realizate în întregime în România, de la proiectare, până la fabricarea și testarea mai multor modele experimentale și apoi a modelului final, gata de lansare, fiind primele echipamente realizate de COMOTI care zboară în spațiu într-o misiune de explorare planetară — dovadă a creșterii maturității tehnologice din zona spațială din România.

Mecanismele vor avea o interfață mecanică cu brațul robotic dezvoltat de compania italiană Leonardo, dar și cu platforma NASA, dezvoltată de Jet Propulsion Laboratory (JPL), astfel că echipa din România va lucra atât cu parteneri europeni, cât și americani. Echipa COMOTI va participa, de asemenea, la fazele de integrare a mecanismelor pe brațul robotic în Italia și pe platformă în SUA, o oportunitate unică de transfer de cunoștințe dinspre ESA și NASA către România.

h2. GMV România — verificarea fiabilității brațului robotic

GMV România are taskul de a verifica la sol, înainte de lansare, că toate operațiunile, mișcările și datele culese de senzorii brațului robotic realizat de compania din Italia, Leonardo, funcționează corect. Astfel, echipa din România va dezvolta trei seturi de echipamente de validare electronică la sol (EGSE – Electronic Ground Support Equipment). Două dintre ele vor fi utilizate în Italia la sediul Leonardo și unul va fi livrat direct către NASA JPL, în SUA, pentru ultimele verificări înainte de lansare.

GMV România contribuie și la Perception Unit a cărui dezvoltare este coordonată de GMV Spania — o unitate electronică ce joacă un rol important în manevrarea brațului robotic. În această unitate se află camere care furnizează informații pentru algoritmii brațului, astfel încât acesta să poată recunoaște și ridica mostrele în siguranță. GMV România contribuie la activitățile de design mecanic și structural pentru Perception Unit, realizate de un grup de sub-contractori din mai multe țări. Echipa din România oferă, de asemenea, suport colegilor din Spania și pentru dezvoltarea algoritmilor care ajută brațul să “vadă” în jurul său.

“Contribuția industriei și mediului de cercetare din România în această misiune NASA-ESA de pionierat este rezultatul concret al eforturilor ROSA de a promova dezvoltarea în țară de capabilități relevante pentru misiuni de explorare planetară.” a declarat Dr. Fiz. Marius-Ioan Piso, Președintele Agenției Spațiale Române (ROSA).

Consorțiul industrial european implicat în construcția brațului reunește companii din Spania, Franța, România, Danemarca, Grecia, Elveția și Republica Cehă, sub conducerea companiei Leonardo. Aceștia vor proiecta, fabrica, integra și testa brațul robotic.

Cum se va desfășura misiunea Mars Sample Return?

Ajuns pe Marte de anul trecut, roverul Perseverance colectează diverse mostre de pe planetă. Următoarea lansare de pe Pământ, prevăzută pentru anul 2027, va trimite pe Marte o platformă de colectare a acestor mostre (Sample Retrieval Lander), un braț robotic care să ajute la manevrarea mostrelor și — o noutate anunțată pe 27 iulie 2022 — două elicoptere asemănătoare lui Ingenuity, un model care deja și-a dovedit eficiența și care a funcționat cu un an peste durata de viață planificată.

Cele două elicoptere vor fi o soluție suplimentară pentru transportul mostrelor spre platforma Sample Retrieval Lander. Dar, în principal, responsabil de această sarcină va fi roverul Perseverance.

Mai departe, intervine un element cheie al misiunii — un braț robotic construit de ESA, cunoscut sub numele de Sample Transfer Arm (STA). Acesta va manevra tuburile care conțin probele de sol marțian și le va transfera spre o rachetă, ce va fi lansată spre orbita planetei Marte. Mars Ascent Vehicle va fi primul vehicul spațial lansat de pe o altă planetă.

Având mostrele la bord, acesta se va întâlni în orbită cu o altă navă spațială — ce va fi lansată în 2028, sub numele de Earth Return Orbiter. Probele de pe Marte vor fi expulzate în spațiu într-o capsulă ca o minge de baschet, ce va fi prinsă și integrată în capsula spațială furnizată de ESA. Aceasta va reveni până în proximitatea Pământului, după care va trimite mostrele pe Pământ.