Μια ιδέα που αναπτύσσεται στο Jet Propulsion Laboratory της NASA θα επέτρεπε σε πιθανές πλανητικές αποστολές να εξερευνήσουν υπόγειους ωκεανούς.
Κάποια μέρα, ένα κοπάδι από ρομπότ στο μέγεθος ενός κινητού τηλεφώνου θα μπορούσε να κολυμπά στο νερό που βρίσκεται κάτω από το παγωμένο κέλυφος -με πάχος χιλιομέτρων- του δορυφόρου του Δία, Ευρώπης ή του δορυφόρου του Κρόνου, Εγκέλαδου, αναζητώντας σημάδια εξωγήινης ζωής. Στιβαγμένα μέσα σε ένα σκάφος-ανιχνευτή τήξης πάγου (ας το ονομάσουμε κρυομπότ) που θα διέσχιζε τον παγωμένο φλοιό, τα μικροσκοπικά ρομπότ θα απελευθερώνονταν κάτω από το νερό, κολυμπώντας μακριά από το μητρικό σκάφος για να εξερευνήσουν τον νέο κόσμο.
Αυτό είναι το όραμα του Ethan Schaler, ενός μηχανολόγου ρομποτικής στο Jet Propulsion Laboratory της NASA στη Νότια Καλιφόρνια, του οποίου η ιδέα Sensing With Independent Micro-Swimmers (SWIM) βραβεύτηκε πρόσφατα από το πρόγραμμα Innovative Advanced Concepts (NIAC) της NASA. Η χρηματοδότηση, θα επιτρέψει σε αυτόν και την ομάδα του να κατασκευάσουν και να δοκιμάσουν 3D-εκτυπωμένα πρωτότυπα μέσα στα επόμενα δύο χρόνια.
Μια βασική καινοτομία είναι ότι οι μίνι κολυμβητές του Schaler είναι πολύ μικρότεροι από τους αντίστοιχους άλλων προτάσεων σχετικά με ρομπότ εξερεύνησης πλανητικών ωκεανών. Αυτό μας επιτρέπει να τοποθετήσουμε πολλούς μαζί μέσα σε ένα σκάφος-ανιχνευτή, το οποίο θα τους μεταφέρει διαπερνώντας τον πάγο. Οι ίδιοι οι κολυμβητές θα επέκτειναν την επιστημονική εμβέλεια του ανιχνευτή και θα μπορούσαν να αυξήσουν την πιθανότητα ανίχνευσης στοιχείων ζωής, ενώ θα αξιολογούσαν την πιθανή κατοικησιμότητα σε ένα μακρινό ουράνιο σώμα που διαθέτει ωκεανό.
«Η ιδέα μου είναι: που και με ποιούς νέους και ενδιαφέροντες τρόπους μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε μινιατούρες ρομπότ για την εξερεύνηση του ηλιακού μας συστήματος;» λέει ο Σάλερ. «Με ένα κοπάδι από μικρά ρομπότ-κολυμβητές, είμαστε σε θέση να εξερευνήσουμε έναν πολύ μεγαλύτερο όγκο νερού των ωκεανών και να βελτιώσουμε τις μετρήσεις μας, έχοντας πολλά ρομπότ που συλλέγουν δεδομένα στην ίδια περιοχή.
Χωρίς να αποτελεί ακόμα μέρος κάποιας αποστολής της NASA, το πρώιμο στάδιο της πρότασης SWIM οραματίζεται σφηνοειδή ρομπότ, με μήκος περίπου 12 εκατοστά και όγκο μεταξύ 60 και 75 κυβικών εκατοστών. Θα μπορούσαν να χωρέσουν περίπου 50 από αυτά σε ένα μικρό τμήμα (μήκους 10 εκατοστών) ενός κρυομπότ διαμέτρου 25 εκατοστών, καταλαμβάνοντας έτσι μόλις το 15% του όγκου που είναι διαθέσιμος για επιστημονικό φορτίο. Αυτό θα άφηνε άφθονο χώρο για πιο ισχυρά, αλλά με περιορισμένη δυνατότητα μετακίνησης, επιστημονικά όργανα τα οποία θα μπορούσαν να συλλέγουν δεδομένα κατά τη διάρκεια του μακρινού ταξιδιού μέσα στον πάγο και να παρέχουν μετρήσεις του ωκεανού από την θέση που θα καταλήξει ο ανιχνευτής.
Η αποστολή Europa Clipper, που έχει προγραμματιστεί για εκτόξευση το 2024, όταν φτάσει το 2030 στο φεγγάρι του Δία, θα αρχίσει να συλλέγει λεπτομερή δεδομένα κατά τη διάρκεια πολλαπλών υπερπτήσεων, χρησιμοποιώντας μια μεγάλη γκάμα οργάνων. Κοιτάζοντας περαιτέρω στο μέλλον, το πρόγραμμα Scientific Exploration Subsurface Access Mechanism for Europa (SESAME) καθώς και άλλα προγράμματα ανάπτυξης τεχνολογιών της NASA, αναπτύσσουν ιδέες παρόμοιες με αυτήν του κρυομποτ, για τη εξερεύνηση τέτοιων ωκεάνιων κόσμων.
Καλύτερα μαζί
Πρόθεσή της φιλόδοξης ιδέας του SWIM είναι να μειώσει τον κίνδυνο ενώ παράλληλα ενισχύσει το επιστημονικό έργο. Το κρυομπότ θα συνδέεται μέσω μίας γραμμής επικοινωνίας με το σκάφος στην επιφάνεια, το οποίο με τη σειρά του θα θα αποτελεί τον σταθμό επικοινωνίας με τους ελεγκτές της αποστολής στη Γη. Αυτή η κατάσταση δέσμευσης, σε συνδυασμό με το ότι ο διαθέσιμος χώρος δεν θα είναι αρκετός για ένα μεγάλο σύστημα πρόωσης, σημαίνει ότι το κρυομπότ πιθανότατα δεν θα είναι σε θέση να προχωρήσει πολύ πέρα από το σημείο όπου ο πάγος συναντά τον ωκεανό.
«Τι θα συμβεί αν, μετά από τα τόσα χρόνια που χρειάστηκαν για να μπούμε σε έναν ωκεανό, τελικά διαπεράσαμε το κέλυφος πάγου σε λάθος μέρος; Τι γίνεται αν υπάρχουν σημάδια ζωής “εκεί” αλλά όχι “εδώ”, δηλαδή όχι στο σημείο του ωκεανού που επιλέξαμε;» ρωτά ο επιστήμονας της ομάδας SWIM Samuel Howell της JPL, ο οποίος εργάζεται επίσης στο Europa Clipper. «Έχοντας φέρει μαζί μας τα κοπάδια αυτά των ρομπότ, θα μπορούμε να κοιτάξουμε και στο “εκεί” εξερευνώντας έτσι σε μεγαλύτερη έκταση το περιβάλλον από όσο θα μας επέτρεπε ένα μεμονωμένο κρυομπότ.
Ο Howell συγκρίνει το SWIM με το ελικόπτερο Ingenuity Mars της NASA, τον ιπτάμενο σύντροφο του ρόβερ Perseverance του οργανισμού στον Κόκκινο Πλανήτη. «Το ελικόπτερο διευρύνει την εμβέλεια του ρόβερ και οι εικόνες που στέλνει πίσω βοηθούν το ρόβερ να κατανοήσει πώς να εξερευνήσει το περιβάλλον του», εξηγεί. «Αν αντί για ένα μόνο ελικόπτερο είχατε ένα ολόκληρο σμήνος, θα ξέρατε πολλά περισσότερα για το περιβάλλον σας. Αυτή είναι η ιδέα πίσω από το SWIM.”
Το SWIM θα επέτρεπε επίσης τη συλλογή δεδομένων μακριά από την πυρηνική μπαταρία του κρυομπότ, στην οποία θα βασιζόταν ο ανιχνευτής για να λιώσει την διαδρομή του μέσα από τον πάγο. Κατά την επαφή με τον ωκεανό, η θερμότητα από την μπαταρία θα δημιουργούσε μια θερμική φυσαλίδα, η οποία θα έλιωνε αργά τον υπερκείμενο πάγο, προκαλώντας πιθανώς αντιδράσεις που θα μπορούσαν να μεταβάλλουν τη χημεία του νερού, προσθέτει ο Schaler.
Επιπλέον, τα ρομπότ SWIM θα μπορούσαν να κινούνται μαζί όπως τα σμήνη πουλιών ή τα κοπάδια ψαριών, ελαχιστοποιώντας έτσι τα σφάλματα στα δεδομένα μέσω των επικαλυπτόμενων μετρήσεών τους. Αυτά τα δεδομένα ομάδας θα μπορούσαν επίσης να καταδείξουν βαθμίδες: για παράδειγμα η αύξηση της θερμοκρασίας ή της αλατότητας, ανάμεσα στους συλλογικούς αισθητήρες του κοπαδιού θα έδειχνε την κατεύθυνση προς την πηγή του σήματος που ανιχνεύουν.
«Ύπαρξη βαθμίδων ενέργειας ή βαθμίδων χημικών συγκεντρώσεων· έτσι μπορεί να αρχίσει να δημιουργείται η ζωή. Θα χρειαζόταν να βγούμε από το κρυομπότ για να τα μπορέσουμε να τις βρούμε», λέει ο Schaler.
Κάθε ρομπότ θα διαθέτει το δικό του σύστημα πρόωσης, ενσωματωμένο υπολογιστή και σύστημα επικοινωνιών υπερήχων, μαζί με απλούς αισθητήρες για τη θερμοκρασία, την αλατότητα, την οξύτητα και την πίεση. Το επόμενο βήμα της μελέτης του Schaler θα αφορά χημικούς αισθητήρες για την παρακολούθηση βιοδεικτών, δηλαδή σημείων ζωής.
Πηγή: https://www.jpl.nasa.gov/
