Skip navigation EPAM

Как команда Physical Technology Practice отправилась изучать Венеру

В прошлом году конструкторы Physical Technology Practice (департамента Embedded, Standaolne & IoT Delivery) решили принять участие в челлендже NASA: «Exploring Hell». Несмотря на то, что хакатонов за плечами у коллег было много, «космическую» тему все вместе исследовали впервые. Идейный вдохновитель и драйвер проекта – Ян Федоров, Senior Mechanical Engineer – рассказал, почему команда отправилась на Венеру, какое решение они придумали и как это было.

С чего все начиналось

«Идея поучаствовать в проекте  родилась из моего прошлого опыта и образования. По специальности я – инженер ракетных стартовых комплексов, окончил военно-механический институт в Санкт-Петербурге. После работал конструктором этих самых установок и занимался разработкой спутниковых систем. А 2 года назад присоединился к EPAM, чтобы расти и развиваться дальше. В частности, я хотел поработать в большой международной компании, где смогу продолжать делать абсолютно космические вещи, но уже на стыке двух сфер – хард и софт. Отбор в нашу практику был очень высоким – профессионалы из абсолютно разных сфер. Поэтому, когда я предложил заняться решением для челленджа, ребята с удовольствием поддержали, и проект стал прекрасной возможностью поработать вместе».

Суть челленджа

Суровая, раскаленная и плотная атмосфера Венеры превращает ее в настоящий «ад» для любых аппаратов. Отсюда, в общем-то, и название челленджа – Exploring Hell. К примеру, на Марсе роверы благополучно работают годами, а вот рекорд «выживания» на Венере – чуть больше двух часов. В 1981 году его установила посадочная станция СССР «Венера-13».

Температура на поверхности достигает 464 °C, а давление в 93 раза больше, чем на Земле (что соответствует давлению на километровой глубине в океане). Подобные условия для электроники – практически непреодолимый барьер, а скорость ветра при высокой плотности атмосферы создает сильное сопротивление для любого движения.

Таким образом, аппарат для исследования Венеры требует необычных конструктивных решений – и разработчики NASA обратились за идеями к инженерам по всему миру. В феврале прошлого года агентство объявило открытый конкурс, и участникам предложили разработать датчик для обхода препятствий, который установят на новый венероход AREE (Automaton Rover for Extreme Environments).

Что было сложного

Главный челлендж – требования, которые необходимо было учитывать в процессе разработки. Задача датчика – помогать роверу ориентироваться на пересеченной местности и определять конкретные участки ландшафта, которые он не сможет преодолеть. К примеру, подъемы высотой более 0,35 м и наклоном более 30°. При этом, полет фантазии ограничен выбором материалов, а также определенными габаритами и дизайном предложенной модели венерохода.

Старт работы над проектом совпал с началом первой волны COVID-19, когда сотрудники массово перешли на удаленный режим работы. Поначалу было непросто, ведь специфика Physical Technology Practice во многом предполагает совместную работу в одном пространстве. Однако коллеги быстро адаптировались к новой реальности и даже сумели распечать все детали устройства на 3D-принтере онлайн.

Помимо инженерного челленджа команда встретила еще один – презентация решения. Оказалось, что для хакатона даже самая невероятная идея и технически выверенное устройство – только половина успеха. Не менее важно суметь грамотно его описать и представить.

В чем решение?

На старте рассматривали десяток идей. Варианты устройства были самые разные: начиная от выдвигающихся из колес кронштейнов и кинематики до всевозможных бамперов и колес.

После обсуждений и тщательного анализа остановились на варианте механизма с набором сенсоров. Для устройства спроектировали набор тяг, которые умеют «нащупывать» ямы, толкатели определяют наличие непроходимой возвышенности, а сенсор отклонения – опасные уклоны. Как и сам ровер, конструкция сенсора остается полностью механический и не требует подключения к источнику электричества.

Как это работает? Один из 20 сенсоров проваливается в яму и понимает, что либо глубина, либо уклон слишком опасные. Под собственным весом сенсор поворачивается и создает момент, который приводит в движение тягу. В свою очередь, тяга толкает один из кулачков, связанных с внутренней трубой, которая расположена внутри опорной трубы. После этого труба поворачивает центральный кулачок, который через стержень нажимает на кнопку и включает механизм, который двигает венероход назад.

По такому же принципу ровер обнаруживает и верхние препятствия.

Оставалась еще одна проблема – уклон нужно определять относительно поверхности Венеры. Решением стал специальный маятник, который всегда находится перпендикулярно поверхности. Когда маятник отклоняется до максимально допустимого значения (25 градусов), тяга начинает двигать кронштейн и приводит в движение поршень. В свою очередь, поршень нажимает на кнопку, и ровер включает задний ход.

Масса всей конструкции – 24 кг. Из материалов использовали в основном титан, а также нержавеющую сталь, пружинную сталь и вольфрам. Когда решение было готово, модель распечатали на 3D-принтере в размере 1:10.

Что дальше?

После того, как заявка на покорение Венеры отправилась на оценку экспертному жюри, коллеги поняли, что это только начало. Ведь такая внепроектная активность – это не только вызов самим себе, но и отличная возможность постоянно работать вместе. Именно поэтому участвовать в подобных конкурсах решили регулярно. Новая идея не заставила себя ждать, и месяц назад команда присоединилась к новому челленджу NASA. На этот раз инженеры будут проектировать ровер, который должен уметь перемещаться по поверхности Луны и добывать воду из грунта. Концепция уже готова, теперь ребятам предстоит описать архитектуру и отправить заявку организаторам конкурса. Кто знает, может через несколько лет к Луне отправится луноход, который придумали в компании EPAM?

Команда проекта: Ян Федоров (Senior Mechanical Engineer), Роман Алиевич (Senior Mechanical Engineer), Никита Хворик (Senior Mechanical Engineer), Антон Шеревенец (Senior Mechanical Engineer), Ricardo Tatamues (Mechanical Engineer), Максим Цвик (Senior Electro-Mechanical Technician).