Površina Evrope, ene od štirih lun Jupiterja, naredi sovražnega sovražnika. Najprej je ovit v debelo ledeno skorjo, raztrgan v velike špranje z masivnim gravitacijskim potegom Jupiter. Potem so tu izredno nizka gravitacija in čiste, spolzke ledene kanjone. Toda pod vsem tem ledom se misli, da ima tudi ocean tekočine, ki bi lahko podpiral življenje, zato je to glavna tarča našega naslednjega poglobljenega raziskovanja osončja.
Sorodne vsebine
- Ko ljudje začnejo kolonizirati druge planete, kdo bi moral biti glavni?
- Za Evropo se pojavijo dokazi za ledene gejzirje
- Ali lahko Mars rešimo pred seboj?
Kako bo NASA premagala ta izdajaški izziv? Zagotovo ne more poslati kolesnega roverja, kot je Sojourner, ki je naredil en velik skok za robotkind, ko je leta 1996 prvič prestopil Mars-ov Ares Valles. Nasa namesto tega želi NASA odpraviti ta nekoč revolucionarna kolesa in ponovno zamisliti, kako bo naslednja generacija robotov bo v naslednjih desetletjih raziskal asteroide in hladne zunanje svetove Osončja.
Vnesite: LEMUR
Trenutno tehta približno 75 kilogramov, ta rover naslednjega rodu je delček Marsovega Curiosityja, ki se prijavi na skoraj tono. Njegova velikost samo razteza meje robotske sposobnosti - če pa bo kdaj uporabljena, bo treba narediti več kot to. Rover velikosti pint bo moral vzdržati divje ekstremne temperature in magnetne pogoje; krmarite po kateri koli površini; in to storite dovolj dolgo, da zberete pomembne podatke z nekaterimi najlažjimi, najpametnejšimi vesoljskimi instrumenti, ki so bili kdajkoli zgrajeni.
Ali je do naloge?
Tri generacije NASA-jevih veslačev Mars od leta 1997 do 2012, fotografirane znotraj Mars Yard-a v laboratoriju Jet Propulsion v Pasadeni v Kaliforniji: rezervni leti za Sojourner (spredaj), testni rover Mars Exploration Rover Project (levo) in testni rover Curiosity (desno) . (NASA / JPL-Caltech) Res je, da robotski LEMUR - akronim za "robusten ročni izletni mehanični robot" - ni tako simpatičen kot širokooko, puhasto rebrasto vrsto, ki jo je populariziral Madagaskar Dreamworks . Namesto tega robot dobi ime po resničnosti sesalca. Prvotno je bil namenjen popravljalnemu robotu za misije na posadki s posadko, rover je bil preoblikovan za raziskovanje mikrogravitacije navpičnih in obrnjenih površin kanjonov in jam.
"[Lemurs] uporabljata svoje roke in noge za gibljivost in manipulacijo, " razlaga Aaron Parness, vodja skupine za ekstremno okolje v robotiki iz Nasinega laboratorija za reaktivni pogon (JPL). "Čeprav naš robot nima izrazitih rok in nog, je podoben opici ali lemurju, saj lahko noge uporablja za boljše početje stvari, kot jih lahko ljudje."
Parnessova skupina je za zagotovitev, da se robot lahko giblje v še bolj tujih okoljih kot na Marsu, ustvaril tisto, kar bi lahko imenovali "himerobot": robot, ki opira na sposobnosti mnogih različnih kopenskih živali. LEMUR s svojimi segajočimi udi in nogami, podobnimi veslom, vzbuja pajka ali morske zvezde, s svojimi nastavki se plazi in oprime strme površine.
Štiri okončine robota so opremljene z zamenljivimi okroglimi "nogami", ki jih je mogoče zamenjati za pritrditve z različnimi funkcijami, v obliki noža švicarske vojske, da bi mu pomagali prečkati različne površine. Stopala za plezanje imajo vrsto drobnih jeklenih trnkov, ki so ostri kot britvice, ki jih poznamo kot mikroskope, da oprimejo hrapavih površin kamnin dovolj trdno, da lahko ena noga zadrži težo celotnega robota. Za gladke površine, kot so zunanji trupi vesoljskih postaj ali satelitov, se LEMUR lepi z gekokom podobnimi lepljivimi nogami.
Pred kratkim so raziskovalci vzeli eno od LEMUR-ovih "rok" na Antarktiko, da bi preizkusili novo in potencialno ključno pritrditev: vijačne ledene vrtalke. Ko sta Parness in njegova ekipa pripravljena preizkusiti svojo strojno opremo, "iščejo najtežja mesta, ki jih najdemo, " je dejala Parnessova. "Moramo vzpostaviti pravo ravnovesje med ustreznim okoljem, vendar tudi ne biti tako oddaljen, da je noro drago in nemogoče priti do ekipe. Na samem robu je bila Antarktika. "
Da bi to storili, so pozvali Aarona Curtisa, geografa, ki je postal vulkanizem-robotičar, ki je preživel več poletja na skrajni južni celini in se plazil okoli ledenih tunelov, ki jih je oblikoval Mount Erebus, najjužnejši aktivni vulkan na Zemlji. S povprečnimi poletnimi temperaturami, ki se znižajo na -22 stopinj Fahrenheita, vulkan, ledene tvorbe, ki jih ustvarja, in njegovo stoječe jezero lava predstavljajo dober položaj pogojev, na katere bi se lahko ledeni rover spopadel na ledenih mesecih, kot sta Evropa ali Enceladus.
Aaron Curtis je decembra lani odpotoval na Antarktiko, kjer je testiral robote in instrumente, zasnovane za ledene svetove, kot je Europa. (Nial Peters) Curtis je kot znanstveni sodelavec pri Observatoriju za vulkane Mount Erebus šest zadnjih zadnjih sedem let začrtal topografijo ledu, ki obdaja vulkan. Njegova posebna zanimanja so bila pod površjem, v jamah in tunelih, ki so se topili v led s plini, ki so uhajali iz razpok vulkana. Iskanje krajev, kjer so tuneli, povezani na zunanjo stran, je bilo včasih tako preprosto kot iskanje visokega "ledenega dimnika", visokih metrov, ki je nastalo z uhajanjem plina. Drugi časi, ki so pomenili iskanje vhodov v jamo, tako da so po nesreči spuščali snežno motor v zakrčeno luknjo v tleh.
Potem ko je štiri leta kar trikrat preslikal eno jamo v 3-D-ju, da bi opazoval njene spremembe skozi čas, se je Curtis večkrat znašel v istih izzivih. Prvič, njegova ekipa ni mogla priti na določena območja, ker so bila preveč strupena za raziskovanje ljudi. Drugič, bali so se, da njihova človeška prisotnost lahko nenamerno okuži redko okolje z vnesenimi mikrobi. Ta dva pomisleka sta ga pripeljala do razmišljanja o uporabnosti robotskih raziskovalcev.
"Če bi imeli robota, ki bi se lahko nahajal na ledu, bi lahko raziskal mikrobno občutljive in napolnjene jame, " pravi Curtis. Njegovo lastno pospravljanje ledenega bota se je dobro priklonilo delu, ki je že potekalo v podjetju JPL, ki se mu je kot robotik pridružil oktobra lani.
Izkazalo se je, da mikroskopi običajno le drobijo led, namesto da jih oprijemajo, saj je pritrditev zasnovana tako, da bodice stisne navzdol na skalo in tako pridobi. Tako je Curtis oblikoval nastavek, ki je z drobnimi vrtalniki skopal v ledeno površino.
Izvirna zasnova se je zamašila z ledom, pravi Curtis, zato se je obrnil na nekaj, kar človeški ljubitelji ledu zaupajo v svojem življenju: ledene vijake, ki niso na polici. So votli, omogočajo prehod ledu, namesto da bi se zgradili za vrtalnim koncem, prav tako pa bi LEMUR omogočili, da proizvaja in zbira vzorce ledu, ko se počasi plazi po njem.
Naslednji testi svetovnega ledu bodo verjetno potekali na ledenikih na gori Rainier v Washingtonu - s polnim podvozjem LEMUR in ne le s pritrjeno nogo. Parness pa je dejal, da sposobnost preizkusa vzorčnih zmožnosti tudi poudarja še en ključni cilj celotnega razvojnega procesa.
"S testiranjem na terenu vedno poskušamo doseči dva cilja: prikazati tehnologije za prihodnjo uporabo, pa tudi na tem mestu narediti smiselno znanost, " pravi. Z drugimi besedami, testi LEMUR ne samo, da nam sčasoma pomagajo razumeti kriovolkane na drugih telesih; "To nam koristi tudi na Zemlji, " pravi Parness.
LEMUR se med nedavnim testnim tekom dobi vadbo v laboratoriju Aaron Parness v JPL. (NASA / JPL-Caltech) Penelope Boston že več kot 35 let išče življenje mikrobov in njegove kazalnike v ekstremnih okoljih, na primer v Cueva de Villa Luz, namočena z žveplovo kislino v Tabascu v Mehiki. V svoji nekdanji vlogi direktorja jamskih in kraških študij na rudarskem in tehnološkem inštitutu New Mexico, kjer je preučevala procese staranja in erozije podzemeljskih jam in vrtač, je Boston usmeril Parness proti lokacijam, kjer bi se lahko njegova ekipa in LEMUR naučila, kaj iskati, in kako to iskati.
"Aaronovi ekipi sem pomagal razumeti, kakšne najpomembnejše znake bi lahko kazale morebitne mikrobne ali mineralne nahajališča, ki bi jih LEMUR lahko pregledal, " je dejal Boston, ki zdaj vodi NASA-in inštitut za astrobiologijo po e-pošti.
Možnosti, je dodala, so vzorci, ki jih biološki procesi puščajo v ali na skalnih formacijah, na primer teksture, ki kažejo, da so mikroorganizmi pri delu preoblikovali podloge ali nahajališča mineralov. Na Zemlji obstajajo taki dokazi v krajih, kot je jama Lechugilla v Novi Mehiki, kjer naj bi bakterije, ki se hranijo z žveplom, železom in manganom, igrale vlogo pri oblikovanju jam in spektakularnih kamnitih tvorb tam.
Namizi, ki jih pušča življenje mikrobov, ponavadi niso tako očitni. Toda s preizkušanjem različnih instrumentov na živih in fosiliziranih ostankih mikrobov lahko roboti, kot je LEMUR, osvetlijo, kako so ti mikrobi živeli, oblikovali svoje okolje in umrli.
Del izziva je tudi zagotavljanje, da so orodja dovolj majhna, da so mobilna. Poleg preizkušanja strojne opreme Parness in njegova ekipa sodelujejo z univerzitetnimi partnerji pri razvoju miniaturnih instrumentov daljinskega zaznavanja in analiz. Ideja je, da bi jih LEMUR lahko nosil na trebuhu ali kot nahrbtnik, preslikaval jamo ali teren v 3D-u z lidarjem, na plinsko kromatografijo, iskal organske in ogljikove bogate molekule z drobnim skoraj infrardečim spektrometrom.
"[Aaron] Parnessova skupina raziskuje možnosti, kako LEMUR obdariti z vzorcem in strojnim učenjem, da bi ji lahko bila videti kot človek, " je dejal Boston. "Paleobiologija je pogosto zelo natančna in subtilna, izboljšane vizualne in interpretacijske zmožnosti, ki jih roboti lahko prinesejo na mizo, pa so izjemno močna orodja, ki nam pomagajo, da lažje vidimo in razumemo paleobiologijo."
Aaron Curtis, podoktorski znanstvenik na JPL na vrhu Antarktike Erebus, najjužnejši aktivni vulkan na zemlji. (Dylan Taylor) V skladu s predlaganim zveznim proračunom Bele hiše bi bilo financiranje misije za preusmeritev asteroidov - programa, kjer se najverjetneje uporablja LEMUR -, odpravilo. Parness in njegova ekipa pa so bili usmerjeni, da nadaljujejo z delom na LEMUR-u. Konec leta 2017 se bo Parness odpravil nazaj v območje kanjona Tita v dolini smrti, kjer je že prej testiral LEMUR in se v poletnem času ustavil s cevkami lave v Novi Mehiki.
Tam fosilizirane alge, stare 500 milijonov let, predstavljajo analog za potencialne ostanke drugje - vendar inženirji morajo poskrbeti, da jih LEMUR lahko vidi. "Če poskušamo iskati življenje na stenah Marsa ali drugih planetih, bi morali iskati najstarejše sledi življenja na Zemlji in tam preizkusiti svoje instrumente, " pravi Parness. "Če ne moremo zaznati življenja na svojem planetu, kaj nam daje zaupanje, da ga bomo lahko našli v starejši, strožji vzorec?"
