Cientistas chce wysłać robota zainspirowanego pigułkami, aby zbadał największe tunele w Układzie Słonecznym. Robot, zwany „robotem roly-poly”, będzie przenosił tysiące małych dronów w kształcie mniszka lekarskiego, które zostaną rozproszone w marsjańskich jaskiniach w celu zmapowania ich zasięgu. Pomysł pochodzi od Mostafa Hassanalian, profesora nadzwyczajnego Universidade Tecnológica w Novo México, który rozwija technologię opartą na biomimetyki, czyli koncepcji, że robotyka powinna kopiować rozwiązania, które natura już opanowała.
Rury lawowe w Marte są gigantyczne. W ramach projektu Pesquisadores zidentyfikowano już systemy tuneli o długości ponad 1200 kilometrów, wystarczającej do pokrycia trzykrotnie większej długości kontynentalnego Estados Unidos. Alguns tych tuneli osiąga szerokość ponad 250 metrów, osiem razy większą niż północno-wschodnie jaskinie wulkaniczne Califórnia w Terra. Jednak im większy system tuneli, tym trudniej jest go zbadać przy użyciu obecnej technologii.
Granice łazików marsjańskich
Łaziki Curiosity i Perseverance zrewolucjonizowały eksplorację Marte, ale osiągnęły granicę, jeśli chodzi o wejście do rur lawowych. Hassanalian wyjaśnia, że łaziki są wielkości autobusu szkolnego, co uniemożliwia im przedostanie się do wielu otworów jaskiń. Atmosfera Marsa również stwarza ekstremalne wyzwania. Ventos może osiągnąć prędkość do 97 kilometrów na godzinę, przez lata odrywając łaziki na kawałki.
Konwencjonalne próby eksploracji napotykają przeszkody nie do pokonania. Gigantyczny łazik nie może poruszać się w ciasnym tunelu. Tradycyjne Sensores nie działają w środowiskach pozbawionych światła słonecznego. Inżynieria kosmiczna potrzebowała zupełnie innego podejścia, kopiującego największy sekret natury: lekkość i wydajność w skali mikroskopowej.
Como działa jako robot typu roll-poly
Koncepcja zaczyna się od wdrożenia robota opartego na pigułce, która w obliczu zagrożenia zwija się w kłębek. Robot rolowo-polimerowy Este miałby być wyposażony w spadochron i wystrzeliwany przez dziurę w suficie jaskini. Po zejściu na dno jaskini robot wypuszczał znajdujące się w nim tysiące małych biomimetycznych dronów, „mniszek lekarski”.
Dron Dandelion został zaprojektowany tak, aby był napędzany silnym wiatrem Marte. Eles podróżowałby kilometrami w tunelach, mapując cały zasięg systemu, przesyłając dane za pomocą sygnałów radiowych. Odczyty obejmowałyby wilgotność, temperaturę i ostatecznie utworzyłyby kompletną mapę sieci tuneli.
Hassanalian i jego zespół odkryli, że naturalne nasiona mniszka lekarskiego są białe, ponieważ odbijają więcej światła słonecznego, pozostając chłodniejsze i jaśniejsze. Z tego samego powodu, aby móc podróżować dalej, drony zostaną pomalowane na biało. Biomimikra najlepiej sprawdza się w skali mikroskopowej, jak sam Hassanalian przyznaje: nic dziwnego, że samoloty nie machają skrzydłami.
Technicy Desafios nadal nie mają rozwiązania
Jednym z największych wyzwań jest zapewnienie wystarczającej ilości wiatru, aby naładować drony. Stworzony przez człowieka obiekt Nenhum dostał się do marsjańskiej rury lawowej, więc naukowcy nie wiedzą dokładnie, jaka będzie prędkość wiatru w jaskiniach. Pesquisadores uważają, że otwory w stropach jaskiń w naturalny sposób wentylują tunele, generując silny wiatr. Como zapobiegawczo, robot wyposażony jest także w wentylator o dużej mocy.
Przeszkodą Outro jest brak światła słonecznego. Panele słoneczne, najpopularniejsze źródło energii statków kosmicznych, nie działają w całkowitej ciemności. Projekt Hassanalian rozwiązał ten problem, projektując drony tak, aby działały na piezoelektryczności generowanej z elastycznego polimeru, który wytwarza ładunek elektryczny poprzez odkształcenie mechaniczne.
Drony muszą także stale przesyłać dane podczas lotu. Transmisja radiowa działa na Marte, jednak wymaga wystarczającej mocy w tak małym urządzeniu. Zespół pracuje nad optymalizacją systemów komunikacji bez uszczerbku dla wagi dronów.
Globalny Corrida do eksploracji rur wulkanicznych
Hassanalian nie jest jedynym naukowcem dążącym do tej granicy. Grupa europejskich badaczy, pod przewodnictwem Laboratório z Robótica Espacial z Universidade z Málaga, rozpoczęła w 2023 roku serię testów na rurach lawowych znalezionych na wyspie Lanzarote w Espanha. Testy Esses mają na celu zmapowanie systemów tuneli w ramach przygotowań do ewentualnej przyszłej misji na Marte.
NASA zademonstrowała także możliwości eksploracji powietrznej. Helikopter Ingenuity wykonał 72 loty nad powierzchnią Marsa, udowadniając potencjał dronów w środowiskach pozaziemskich. Porém, Ingenuity został zaprojektowany do latania na świeżym powietrzu i nigdy nie miał okazji eksplorować rur lawowych przed awarią w 2024 roku.
Opracowany przez NASA dron Planos wskazuje na szczególne zainteresowanie Arsia Mons, wulkanem tarczowym w regionie Tharsis Marte. W regionie znajdują się największe wulkany w Układzie Słonecznym, w tym Olympus Mons – prawie trzy razy wyższy niż Monte Everest. Arsia Mons jest szczególnie obiecujący, ponieważ widoczne są dziury w miejscach, gdzie zawalił się strop wulkanu, tworząc okna prowadzące do rozległego systemu tuneli.
Dlaczego marsjańskie rury lawowe mają znaczenie
Odczyty termiczne dziur wulkanicznych sugerują, że temperatura wewnątrz tuneli nie zmienia się tak drastycznie, jak na powierzchni. Isso budzi nadzieję, że pewnego dnia w tych jaskiniach będą mogli zamieszkać ludzie. Há spekuluje również, że życie występujące natywnie dla Marte mogło przetrwać w tych chronionych środowiskach.
Sam region Tharsis ma wielkość planety karłowatej Ceres. Quando utworzony przez ten garb dodał tak dużo masy, że uważa się, że Marte przechylił się o około 20 stopni. Naukowcy debatują nad dokładnym powodem, ale teorie uwzględniają masową kolizję na początku historii Marsa lub niestabilne pióropusze płaszcza.
NASA bada także możliwe jaskinie na Lua Titã, największym księżycu Saturno, wybierając sondę kosmiczną „Dragonfly” Johns Hopkins do zbadania jego powierzchni. Embora Chociaż załogowa eksploracja Marte nie jest przewidywana wcześniej niż na początku lat 30. XXI wieku, drony zwiadowcze mogą mieć kluczowe znaczenie dla długoterminowego przetrwania ludzkości na planecie.
Etapy badawcze Próximos
Zespół Hassanalian jest obecnie w fazie projektowania i wstępnych testów. Inżynierowie pracują nad udoskonaleniem systemu rozpraszania dronów mniszka lekarskiego, optymalizacją żywotności baterii i udoskonaleniem czujników zbierających dane. Testes w ziemskich rurach wulkanicznych w dalszym ciągu dostarcza cennych danych.
Konkretny harmonogram rozpoczęcia tej misji nie został jeszcze ustalony. Porém, zbieżność zainteresowań wielu agencji kosmicznych NASA, ESA (Agência Espacial Europeia) i uniwersytetów badawczych wskazuje, że eksploracja marsjańskich rur lawowych przejdzie od koncepcji teoretycznej do rzeczywistości operacyjnej w ciągu niecałej dekady.
Dron Dandelion reprezentuje zmianę paradygmatu w eksploracji kosmosu. Zamiast wysyłać coraz większe i bardziej złożone maszyny, naukowcy idą w przeciwnym kierunku: mniejsze, prostsze maszyny inspirowane naturą. Podejście Essa nie tylko rozwiązuje praktyczne problemy związane z badaniem rur lawowych, ale otwiera możliwości badania wrogich środowisk w całym Układzie Słonecznym.