นักวิทยาศาสตร์เสนอหุ่นยนต์หมุนได้พร้อมไมโครโดรนเพื่อสำรวจอุโมงค์ที่ซ่อนอยู่บนดาวอังคาร

นักวิทยาศาสตร์ต้องการส่งหุ่นยนต์ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากแมลงเม็ดไปสำรวจอุโมงค์ที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะ หุ่นยนต์ที่เรียกว่า “หุ่นยนต์โพลีโพลี” จะบรรทุกโดรนรูปดอกแดนดิไลอันขนาดเล็กจำนวนหลายพันลำ ซึ่งจะกระจายไปในถ้ำบนดาวอังคารเพื่อทำแผนที่ขอบเขตของพวกมัน แนวคิดนี้มาจาก Mostafa Hassanalian รองศาสตราจารย์ที่ New Mexico Technological University ซึ่งเป็นผู้พัฒนาเทคโนโลยีโดยอาศัยการเลียนแบบทางชีวภาพ ซึ่งเป็นแนวคิดที่ว่าหุ่นยนต์ควรคัดลอกโซลูชันที่ธรรมชาติเชี่ยวชาญอยู่แล้ว

ท่อลาวาบนดาวอังคารมีขนาดมหึมา นักวิจัยได้ระบุระบบอุโมงค์ที่มีความยาวมากกว่า 1,200 กิโลเมตร ซึ่งเพียงพอที่จะครอบคลุมความยาวของทวีปอเมริกาถึงสามเท่า อุโมงค์เหล่านี้บางแห่งมีความกว้างมากกว่า 800 ฟุต ซึ่งใหญ่กว่าถ้ำภูเขาไฟทางตะวันออกเฉียงเหนือของแคลิฟอร์เนียบนโลกถึงแปดเท่า แต่ยิ่งระบบอุโมงค์มีขนาดใหญ่เท่าใด การสำรวจด้วยเทคโนโลยีปัจจุบันก็ยิ่งยากขึ้นเท่านั้น

ขีดจำกัดของ Martian Rover

รถแลนด์โรเวอร์ Curiosity และ Perseverance ได้ปฏิวัติการสำรวจดาวอังคาร แต่พวกเขาก็มาถึงขีดจำกัดเมื่อต้องเข้าไปในท่อลาวา ฮัสซานาเลียนอธิบายว่ารถแลนด์โรเวอร์มีขนาดเท่ารถโรงเรียน ซึ่งป้องกันไม่ให้เข้าไปในถ้ำหลายแห่ง บรรยากาศของดาวอังคารยังนำเสนอความท้าทายที่รุนแรงอีกด้วย ลมสามารถเข้าถึงได้ถึง 97 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ส่งผลให้ชิ้นส่วนต่างๆ หลุดออกจากรถแลนด์โรเวอร์ตลอดหลายปีที่ผ่านมา

ความพยายามในการสำรวจแบบเดิมๆ ต้องเผชิญกับอุปสรรคที่ผ่านไม่ได้ รถแลนด์โรเวอร์ขนาดยักษ์ไม่สามารถนำทางเข้าไปในอุโมงค์อันคับแคบได้ เซ็นเซอร์แบบเดิมไม่ทำงานในสภาพแวดล้อมที่ไม่มีแสงแดด วิศวกรรมอวกาศจำเป็นต้องมีแนวทางที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง ซึ่งเป็นแนวทางที่คัดลอกความลับที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของธรรมชาติ นั่นคือ ความเบาและประสิทธิภาพในระดับจุลภาค

หุ่นยนต์โพลีโพลีทำงานอย่างไร

แนวคิดนี้เริ่มต้นด้วยการนำหุ่นยนต์ที่มีพื้นฐานมาจากแมลงเม็ดยา ซึ่งจะขดตัวเป็นลูกบอลเมื่อถูกคุกคาม หุ่นยนต์ตัวจ้ำม่ำนี้จะติดตั้งร่มชูชีพและพุ่งผ่านรูบนเพดานถ้ำ เมื่อลงมาที่พื้นถ้ำ หุ่นยนต์จะปล่อยโดรนเลียนแบบชีวภาพขนาดเล็กจำนวนหลายพันตัว ซึ่งก็คือ “โดรนแดนดิไลออน” ที่อยู่ข้างใน

โดรนแดนดิไลออนได้รับการออกแบบให้ขับเคลื่อนโดยลมแรงของดาวอังคาร พวกเขาจะเดินทางภายในอุโมงค์เป็นระยะทางหลายไมล์ สร้างแผนที่ขอบเขตทั้งหมดของระบบในขณะที่ส่งข้อมูลผ่านสัญญาณวิทยุ การอ่านจะรวมถึงความชื้น อุณหภูมิ และสุดท้ายจะสร้างแผนที่ที่สมบูรณ์ของเครือข่ายอุโมงค์

ฮัสซานาเลียนและทีมงานของเขาได้ตระหนักว่าเมล็ดแดนดิไลออนตามธรรมชาตินั้นมีสีขาวเพราะสะท้อนแสงอาทิตย์ได้มากขึ้น โดยยังคงความเย็นและเบากว่า โดรนจะถูกทาสีขาวด้วยเหตุผลเดียวกันเพื่อเดินทางต่อไป การเลียนแบบทางชีวภาพทำงานได้ดีที่สุดในระดับจุลทรรศน์ ดังที่ฮัสซานาเลียนเองก็ตระหนักดีว่า ไม่น่าแปลกใจเลยที่เครื่องบินไม่กระพือปีก

ความท้าทายด้านเทคนิคยังไม่ได้รับการแก้ไข

หนึ่งในความท้าทายที่ใหญ่ที่สุดคือการมีลมเพียงพอที่จะชาร์จโดรนได้ ไม่มีวัตถุที่มนุษย์สร้างขึ้นเข้าไปในท่อลาวาบนดาวอังคาร ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงไม่ทราบแน่ชัดว่าภายในถ้ำจะมีความเร็วลมเท่าใด นักวิจัยเชื่อว่ารูบนเพดานถ้ำช่วยระบายอากาศในอุโมงค์ตามธรรมชาติ ทำให้เกิดลมแรง เพื่อเป็นการป้องกันไว้ก่อน หุ่นยนต์ยังติดตั้งพัดลมกำลังสูงด้วย

อุปสรรคอีกประการหนึ่งคือการขาดแสงแดด แผงโซลาร์เซลล์ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานที่พบได้บ่อยที่สุดสำหรับยานอวกาศ จะไม่ทำงานในที่มืดสนิท ฮัสซานาเลียนแก้ไขปัญหานี้ด้วยการออกแบบโดรนให้ทำงานด้วยไฟฟ้าเพียโซ ซึ่งสร้างขึ้นจากโพลีเมอร์ที่ยืดหยุ่นซึ่งสร้างประจุไฟฟ้าผ่านการเสียรูปทางกล

โดรนยังจำเป็นต้องส่งข้อมูลอย่างต่อเนื่องในขณะที่บิน การส่งสัญญาณวิทยุทำงานได้บนดาวอังคาร แต่ต้องใช้พลังงานเพียงพอในอุปกรณ์ขนาดเล็กเช่นนี้ ทีมงานทำงานเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพระบบการสื่อสารโดยไม่กระทบต่อน้ำหนักของโดรน

การแข่งขันระดับโลกเพื่อสำรวจท่อภูเขาไฟ

ฮัสซานาเลียนไม่ใช่นักวิทยาศาสตร์เพียงคนเดียวที่แสวงหาขอบเขตนี้ กลุ่มนักวิจัยชาวยุโรป นำโดยห้องปฏิบัติการหุ่นยนต์อวกาศแห่งมหาวิทยาลัยมาลากา เริ่มการทดสอบหลายครั้งในปี 2566 บนท่อลาวาที่พบบนเกาะลันซาโรเต ประเทศสเปน การทดสอบเหล่านี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อสร้างแผนที่ระบบอุโมงค์เพื่อเตรียมพร้อมสำหรับภารกิจที่เป็นไปได้ไปยังดาวอังคารในอนาคต

NASA ยังได้แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการสำรวจทางอากาศอีกด้วย เฮลิคอปเตอร์ Ingenuity ทำการบิน 72 ครั้งเหนือพื้นผิวดาวอังคาร ซึ่งพิสูจน์ศักยภาพของโดรนในสภาพแวดล้อมนอกโลก อย่างไรก็ตาม Ingenuity ได้รับการออกแบบมาเพื่อบินกลางแจ้ง และไม่เคยมีโอกาสสำรวจท่อลาวาเลยก่อนที่จะล้มเหลวในปี 2024

แผนโดรนที่พัฒนาโดย NASA บ่งชี้ถึงความสนใจเป็นพิเศษใน Arsia Mons ซึ่งเป็นภูเขาไฟรูปโล่ในภูมิภาคธาร์ซิสของดาวอังคาร ภูมิภาคนี้มีภูเขาไฟที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะ รวมถึงโอลิมปัส มอนส์ ซึ่งสูงกว่ายอดเขาเอเวอเรสต์เกือบสามเท่า Arsia Mons มีแนวโน้มที่ดีเป็นพิเศษเนื่องจากมีรูที่มองเห็นได้ซึ่งหลังคาภูเขาไฟพังทลายลง ทำให้เกิดหน้าต่างเข้าไปในระบบอุโมงค์อันกว้างใหญ่

ทำไมท่อลาวาดาวอังคารจึงมีความสำคัญ

การอ่านค่าความร้อนของหลุมภูเขาไฟชี้ให้เห็นว่าอุณหภูมิภายในอุโมงค์ไม่เปลี่ยนแปลงอย่างมากเท่ากับอุณหภูมิบนพื้นผิว สิ่งนี้ทำให้เกิดความหวังว่าวันหนึ่งมนุษย์จะได้อาศัยอยู่ภายในถ้ำเหล่านี้ นอกจากนี้ยังมีการคาดเดาว่าสิ่งมีชีวิตบนดาวอังคารอาจอยู่รอดได้ในสภาพแวดล้อมที่ได้รับการคุ้มครองเหล่านี้

บริเวณธาร์ซีสเพียงแห่งเดียวก็มีขนาดของดาวเคราะห์แคระเซเรส เมื่อโหนกนี้ก่อตัวขึ้น มันเพิ่มมวลมากจนคิดว่าดาวอังคารเอียงประมาณ 20 องศา นักวิทยาศาสตร์กำลังถกเถียงถึงเหตุผลที่แท้จริง แต่ทฤษฎีต่างๆ รวมถึงการชนกันครั้งใหญ่ในช่วงต้นประวัติศาสตร์ของดาวอังคารหรือกลุ่มเนื้อโลกที่ไม่เสถียร

นอกจากนี้ นาซ่ายังมองหาถ้ำที่เป็นไปได้บนดวงจันทร์ไททัน ซึ่งเป็นดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดของดาวเสาร์ โดยเลือกยานอวกาศ “แมลงปอ” จอห์นส์ ฮอปกินส์ เพื่อสำรวจพื้นผิวของมัน แม้ว่าจะไม่มีการคาดการณ์การสำรวจดาวอังคารด้วยมนุษย์จนกว่าจะถึงต้นทศวรรษ 2030 แต่โดรนสอดแนมอาจมีความสำคัญต่อการอยู่รอดในระยะยาวของมนุษยชาติบนโลกนี้

ขั้นตอนต่อไปของการวิจัย

ขณะนี้ทีมงานของ Hassanalian อยู่ในขั้นตอนการออกแบบและการทดสอบเบื้องต้น วิศวกรกำลังทำงานเพื่อปรับปรุงระบบกระจายตัวของโดรนแดนดิไลออน ยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่ และปรับปรุงเซ็นเซอร์รวบรวมข้อมูล การทดสอบท่อภูเขาไฟบนพื้นโลกยังคงให้ข้อมูลอันมีคุณค่าต่อไป

ยังไม่มีการกำหนดระยะเวลาที่เป็นรูปธรรมสำหรับการเปิดตัวภารกิจนี้ อย่างไรก็ตาม การรวมตัวกันของความสนใจจากหน่วยงานอวกาศหลายแห่ง NASA, ESA (European Space Agency) และมหาวิทยาลัยวิจัยบ่งชี้ว่าการสำรวจท่อลาวาบนดาวอังคารจะเปลี่ยนจากแนวคิดทางทฤษฎีไปสู่ความเป็นจริงในการปฏิบัติงานภายในเวลาไม่ถึงทศวรรษ

โดรนแดนดิไลออนเป็นตัวแทนของการเปลี่ยนแปลงกระบวนทัศน์ในการสำรวจอวกาศ แทนที่จะขนส่งเครื่องจักรที่ใหญ่กว่าและซับซ้อนมากขึ้น นักวิทยาศาสตร์กำลังเคลื่อนไปในทิศทางตรงกันข้าม นั่นคือเครื่องจักรที่เล็กกว่าและเรียบง่ายกว่าซึ่งได้รับแรงบันดาลใจจากธรรมชาติ แนวทางนี้ไม่เพียงแต่แก้ปัญหาในทางปฏิบัติในการสำรวจท่อลาวาเท่านั้น แต่ยังเปิดโอกาสในการตรวจสอบสภาพแวดล้อมที่ไม่เป็นมิตรทั่วทั้งระบบสุริยะอีกด้วย