|
Рой крошечных роботов может искать жизнь на далеких мирах
|
|
|
|
Когда-нибудь рой роботов размером с мобильный телефон сможет пробраться сквозь воду под ледяной оболочкой спутника Юпитера Европы или спутника Сатурна Энцелада толщиной в несколько миль в поисках признаков инопланетной жизни. Крошечные роботы, упакованные в узкий зонд для таяния льда, который будет прокладывать туннель сквозь мерзлую корку, будут выпущены под воду, чтобы уплыть далеко от своего корабля-носителя, чтобы исследовать новый мир. Таково видение Итана Шалера, инженера-робототехника из Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии, чья концепция Sensing With Independent Micro-Swimmers (SWIM) недавно получила 600 000 долларов в рамках Фазы II финансирования программы NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC). Финансирование, которое последовало за его наградой в 2021 году в размере 125 000 долларов США в рамках финансирования фазы I NIAC для изучения осуществимости и вариантов дизайна, позволит ему и его команде создавать и тестировать прототипы, напечатанные на 3D-принтере, в течение следующих двух лет.
|
|
|
|
Ключевым нововведением является то, что мини-пловцы Шалера будут намного меньше, чем другие концепты планетарных роботов для исследования океана, что позволит компактно загрузить многих из них в ледовый зонд. Они добавят научной досягаемости зонда и могут увеличить вероятность обнаружения признаков жизни при оценке потенциальной обитаемости на далеком океаническом небесном теле. «Моя идея заключается в том, где мы можем взять миниатюрную робототехнику и применить ее новыми интересными способами для исследования нашей Солнечной системы?» — сказал Шалер. «С роем небольших плавающих роботов мы можем исследовать гораздо больший объем океанской воды и улучшить наши измерения, имея несколько роботов, собирающих данные в одной и той же области».
|
|
|
Пока еще не являющаяся частью какой-либо миссии НАСА, концепция SWIM на ранней стадии предусматривает клиновидных роботов, каждый около 5 дюймов (12 сантиметров) в длину и от 3 до 5 кубических дюймов (от 60 до 75 кубических сантиметров) в объеме. Около четырех десятков из них могут поместиться в секции криобота длиной 4 дюйма (10 сантиметров) и диаметром 10 дюймов (25 сантиметров), занимая примерно 15% объема полезной научной нагрузки. Это оставило бы достаточно места для более мощных, но менее мобильных научных инструментов, которые могли бы собирать данные во время долгого путешествия сквозь лед и проводить стационарные измерения в океане.
|
|
|
|
Миссия Europa Clipper, запуск которой запланирован на 2024 год, начнет сбор подробных научных данных во время нескольких облетов с помощью большого набора инструментов, когда она прибудет к луне Юпитера в 2030 году. разработан в рамках программы НАСА «Механизм доступа к недрам для научных исследований Европы» (SESAME), а также в рамках других программ развития технологий НАСА. Какой бы амбициозной ни была концепция SWIM, ее целью будет снижение риска при одновременном развитии науки. Криобот будет подключен через кабель связи к наземному посадочному модулю, который, в свою очередь, будет точкой контакта с диспетчерами миссии на Земле. Этот привязанный подход, наряду с ограниченным пространством для установки большой двигательной установки, означает, что криобот, вероятно, не сможет выйти далеко за пределы точки, где лед встречается с океаном.
|
|
|
|
«Что, если после стольких лет, которые ушли на то, чтобы попасть в океан, вы пройдете через ледяной панцирь не в том месте? Что, если там есть признаки жизни, но не там, где вы вошли в океан?» сказал ученый команды SWIM Сэмюэл Хауэлл из JPL, который также работает на Europa Clipper. «Взяв с собой эти полчища роботов, мы сможем заглянуть «туда», чтобы исследовать гораздо больше нашей среды, чем позволил бы один криобот». Хауэлл сравнил эту концепцию с марсоходом Ingenuity Mars Helicopter НАСА, бортовым компаньоном марсохода Perseverance агентства на Красной планете. «Вертолет расширяет возможности марсохода, а изображения, которые он отправляет обратно, являются контекстом, помогающим марсоходу понять, как исследовать окружающую среду», — сказал он. «Если бы вместо одного вертолета у вас была целая куча, вы бы знали намного больше об окружающей среде. В этом и заключается идея SWIM».
|
|
|
|
SWIM также позволит собирать данные вдали от раскаленной ядерной батареи криобота, на которую зонд будет опираться, чтобы растопить путь вниз сквозь лед. Оказавшись в океане, это тепло от батареи создаст тепловой пузырь, медленно растапливая лед наверху и потенциально вызывая реакции, которые могут изменить химический состав воды, сказал Шалер. Кроме того, роботы SWIM могут «слипаться» в поведении рыб или птиц, тем самым уменьшая ошибки в данных из-за их перекрывающихся измерений. Эти групповые данные также могут показывать градиенты: например, температура или соленость, увеличивающиеся на коллективных датчиках роя и указывающие на источник сигнала, который они обнаруживают.
|
|
|
|
«Если существуют градиенты энергии или химические градиенты, именно так может начать возникать жизнь. Нам нужно подняться вверх по течению от криобота, чтобы почувствовать их», — сказал Шалер. Каждый робот будет иметь собственную двигательную установку, бортовой компьютер и систему ультразвуковой связи, а также простые датчики температуры, солености, кислотности и давления. Химические датчики для мониторинга биомаркеров — признаков жизни — станут частью исследования Шалера Фазы II.
|
|
|
|
Источник
|
