کسب رتبه دوم فضاپیمای هوشمند توسط محققان دانشگاه صنعتی شریف

به گزارش گروه اجتماعی برنا؛ تیم شداکس ( ShadX – New Horizon ) از دانشکده مهندسی هوافضای دانشگاه صنعتی شریف با سرپرستی دکترمحمدباقر ملائک عضو هیئت علمی این دانشکده موفق به کسب رتبه دوم مسابقات معتبر هوانوردی و فضانوردی آمریکا ( AIAA ) شدند.

اعضای این تیم که همگی دانشجوی مقطع کارشناسی در رشته مهندسی هوافضای دانشگاه صنعتی شریف هستند، موفق شدند پس از ۸ ماه مطالعه و تحقیق، طرح خود را برای فضاپیمایی به نام آریانا در غالب یک گزارش آماده و در سایت مسابقات ثبت کنند. در نهایت تیم ShadX – New Horizon موفق شد از بین ۱۳ تیم در سراسر دنیا که موفق به ارائه یا submit طرح خود شده بودند، مقام دوم را کسب کند.

سیدفرزان موسوی، ایلیا نصیری‌زیبا، محمدجواد عسگری پیربلوطی، محمد روزبهانی، سیدمحمدحسن علوی ارجاس، عاطفه اسمعیل‌زاده، اشکان باقرزاده، امیرحسین فشامیها، فائزه شعبانی، امید میرزایی دودانگه و کیانا قزلباش اعضای تیم شداکس بودند که موفق به کسب این عنوان شدند.

سیدفرزان موسوی سرگروه تیم شداکس گفت: ما با این انگیزه که به عنوان اولین تیم شرکت کننده در مسابقات فضا AIAA طرح خود را ثبت کنیم و اینکه خود را در یک مسابقه بین المللی به عنوان یک چالش جدید محک بزنیم، در سپتامبر ۲۰۱۸ شروع به کار کردیم و با وجود اختصاص نداشتن اتاق کافی برای انجام کارهای تیم، عدم دسترسی برخی از نرم‌افزارهای مهندسی مرتبط و در دسترس نبودن افرادی که در زمینه مرتبط با طرح درخواستی مسابقات فعالیت داشته‌اند، با شور و اشتیاق فراوان به کار خود ادامه دادیم و طی حدود ۸ ماه مطالعه و تحقیق، طرح خود را در غالب یک گزارش آماده و در سایت مسابقات ثبت کردیم.

وی افزود: طرح درخواستی ( RFP ) سال ۲۰۱۹- ۲۰۱۸ انجمن هوانوردی و فضانوردی آمریکا ( AIAA ) در زمینه طراحی سیستم‌های فضایی بخش کارشناسی، طراحی یک فضاپیما با قابلیت استفاده مجدد ( Reusable ) بود، که به سطح ماه دسترسی داشته‌باشد.

بدین صورت که فضاپیما پس از پرتاب از زمین و حرکت به سمت ماه، به یک ایستگاه فضایی که در مداری که حول ماه می‌باشد، متصل می‌شود. سپس وسیله باید مانورهای لازم برای رسیدن به سطح ماه را انجام دهد و توانایی نشست و برخاست از سطح ماه را داشته‌باشد و درنهایت به ایستگاه فضایی بازگردد.

موسوی در ادامه درخصوص محدودیت‌‌ها و الزامات طراحی که عوامل تعیین کننده ایده‌های تیم در طراحی وسیله بود گفت: وسیله طراحی شده می‌بایست به همه نقاط ماه دسترسی داشته باشد. همچنین باید به دو صورت؛ همراه با خدمه و همراه با بار، مأموریت خود را با موفقیت به انجام رساند. باری که وسیله به سطح می‌رساند باید حداقل ۱۵ تن و باری که از سطح باز می‌گرداند باید حداقل ۱۰ تن باشد.

وسیله باید قابلیت تأمین حیات خدمه به مدت حداقل ۲۴ ساعت روی سطح ماه را داشته باشد. وسیله باید قابلیت انجام چندین سفر را به سطح ماه داشته باشد. سقف هزینه برای این طراحی که شامل هزینه تحقیق و توسعه، ساخت و تست خواهد بود، ۱۰ بیلیون دلار آمریکا باشد و زمان اولین سفر وسیله به ماه از ایستگاه باید نهایتاً تا ۳۱ دسامبر سال ۲۰۲۸ باشد.

سرگروه تیم شداکس در ادامه به تشریح طرح فضاپیمای هوشمند آریانا پرداخت و گفت: طراحی وسیله به صورت ماژولار و چند مرحله‌ای است. به این شکل که اولین ماژول آریانا که ماژول پیشرانش است به فضا پرتاب می‌شود و به ایستگاه حول ماه متصل می‌شود. دومین و سومین ماژول آریانا به ترتیب ماژول سازه یا بار و زیستگاه نام دارد. این دو ماژول با هم به فضا پرتاب می‌شوند و به صورت جداگانه به ایستگاه متصل می‌شود. تمامی این ماژول‌ها قابلیت استفاده مجدد را دارند.

ماژول پیشرانش برای انجام مانوورهای وسیله و نشست و برخاست روی سطح ماه، ماژول سازه برای حمل بار و ماژول زیستگاه برای سکونت خدمه طراحی شده است.

سفرهای آریانا به دو صورت؛ به همراه خدمه و به همراه بار انجام می‌شود. در حالت اول وسیله قابلیت تأمین حیات برای ۴ نفر به مدت حداقل ۱۴۴ ساعت را روی سطح ماه دارد. همچنین در این حالت آریانا تا ۶ تن بار را می‌تواند از ایستگاه به سطح برساند و تا ۱ تن بار را به از سطح ماه ایستگاه برگرداند.

در حالت دوم وسیله قابلیت حمل حداکثر ۲۲.۵ تن بار از ایستگاه به روی سطح ماه و حمل ۱۷.۵ تن بار از سطح ماه به ایستگاه را دارد. از ویژگی‌های این طرح که بسیار مورد توجه و تمجید داوران قرار گرفت، قابلیت تخلیه و بارگیری به و از روی سطح ماه می‌باشد. این وسیله با مکانیزمی خودکار کار می‌کند، بار را از ماژول سازه به روی سطح ماه تخلیه و همچنین بارگیری را از روی سطح ماه به داخل ماژول سازه انجام می‌دهد.

کل مدت انجام مأموریت تقریباً ۷ روز و ۱۲ ساعت است سوخت مورد نیاز برای انجام مأموریت نزدیک به ۸۰ تن است.

طراحی مأموریت آریانا که شامل طراحی مسیر حرکت وسیله و زمان‌بندی سفر می‌شود نیز بسیار مورد توجه داوران قرار گرفت. مسیر حرکت آریانا با بهینه‌ساز الگوریتم ژنتیک، بهترین مسیر ممکن را در دستگاه سه جسم (ماه، زمین و فضاپیما) از ایستگاه به سطح ماه و بالعکس پیدا می‌کند.

ارتفاع و وزن فضاپیمادر حالتی که خدمه را حمل نمی‌کند به ترتیب ۱۶ متر و ۲۳.۷ تن و در حالتی که با خدمه سفر می‌کند تا حدود ۲۳ متر و ۱۲.۱ تن است. همچنین قطر آن ۷.۵ متر است.

آریانا قابلیت نشستن روی سطوحی از ماه که تا ۱۳ درجه شیب دارند را دارد. پایه‌های تنظیم‌پذیر که هر کدام ۳ پایه دیگر دارد، این کار را امکان‌پذیر می‌کنند.

آریانا یک فضاپیمای هوشمند می‌باشد که قابلیت انجام ۱۰ بار سفر رفت و برگشت از ایستگاه فضایی حول ماه به سطح ماه را دارد. که با تعویض ماژول پیشرانش این تعداد دو برابر می‌شود.

همچنین سیستم هوشمند آریانا طوری طراحی شده است که خطاهای ایجاد شده توسط عملگرهای زیر سیستم‌های فضاپیما را تصحیح کند. استفاده از سیستم هوشمند آریانا غالباً در سیستم کنترلی فضاپیما صورت می‌گیرد.