NASA povandeniniai robotai: ar jie suras gyvybę Jupiterio palydove?

Kai 2030 m. NASA erdvėlaivis „Europa Clipper“ pasieks Jupiterį, jis bus nukreiptas į Jupiterio palydovą Europą ir naudos daugybę galingų prietaisų. Dalis jų bus povandeniniai robotai.

Per 49 praskriejimus jis žvelgs iš orbitos žemyn, tikėdamasis pastebėti kokių nors požymių, kad po ledine mėnulio pluta esančiame vandenyne gali būti gyvybės.

Tačiau komandos jau dabar kuria naujos kartos kosminių aparatų technologijas, kurios potencialiai galėtų pasiųsti povandeninius robotus į vandeningas Europos ir kitų planetų vandenynų gelmes.

Povandeninių robotų bandymai buvo sėkmingi

2024 m. rugsėjį NASA Reaktyvinių variklių laboratorijos komanda išbandė keletą povandeninių robotų prototipų Kaltecho baseine Pasadenoje. Pasak jų, rezultatai buvo džiuginantys.

Misijos koncepcija vadinama SWIM (Sensing With Independent Micro-Swimmers).

Projekte numatoma sukurti dešimčių savaeigių, mobiliojo telefono dydžio plaukiojančių robotų būrį, kuris, ledo tirpsmo kriobotui nugabenus jį į vandenyno gelmes, plauktų toliau, ieškodamas cheminių ir temperatūros signalų, galinčių rodyti gyvybę.

„Gali kilti klausimas, kodėl NASA kuria povandeninį robotą kosmoso tyrimams? Todėl, kad Saulės sistemoje yra vietų, į kurias norime patekti ieškodami gyvybės, ir manome, kad gyvybei reikia vandens.

Taigi mums reikia robotų, kurie galėtų savarankiškai tyrinėti tas aplinkas, esančias už šimtų milijonų kilometrų nuo namų.“ – teigė pagrindinis SWIM tyrėjas Ethanas Schaleris.

Kaip veikia SWIM prototipas?

Naujausia SWIM komandos versija – tai 3D spausdintuvu atspausdintas plastikinis prototipas, kuris remiasi nebrangiais, komerciniais varikliais ir elektronika.

Stumiamas dviejų sraigtų, su keturiomis vairui skirtomis sklendėmis, prototipas pademonstravo kontroliuojamą manevravimą, gebėjimą išlikti ir koreguoti kursą bei žvalgymąsi pirmyn ir atgal „žoliapjovės“ principu.

Visa tai jis darė savarankiškai, be tiesioginio komandos įsikišimo. Robotas net ištarė „J-P-L“.

Tam atvejui, jei robotui būtų prireikę gelbėjimo, jis buvo pritvirtintas prie meškerės, o inžinierius su meškere per kiekvieną bandymą vaikščiojo šalia baseino.

Netoliese kolega nešiojamuoju kompiuteriu peržiūrėjo roboto veiksmus ir jutiklių duomenis. Komanda atliko daugiau nei 20 bandymų su įvairiais prototipais baseine ir poroje JPL rezervuarų.

„Nuostabu sukurti robotą nuo nulio ir pamatyti, kaip jis sėkmingai veikia atitinkamoje aplinkoje. Apskritai povandeniniai robotai yra labai sudėtingi, ir tai tik pirmasis iš daugelio projektų, kuriuos turėtume atidirbti, kad pasiruoštume kelionei į vandenyno pasaulį.

Tačiau tai yra įrodymas, kad galime sukurti šiuos robotus su reikalingomis galimybėmis ir pradėti suprasti, su kokiais iššūkiais jie susidurtų povandeninėje misijoje.“ – sakė E. Schaleris.

Mažyčiai povandeniniai robotai

Pleišto formos prototipas, naudotas daugumoje bandymų baseine, buvo maždaug 42 centimetrų ilgio ir svėrė 2,3 kilogramo.

Kai robotai bus paruošti skrydžiams į kosmosą, jų matmenys bus maždaug tris kartus mažesni. Tai mažytis dydis, palyginti su jau egzistuojančiomis nuotoliniu būdu valdomomis ir autonominėmis povandeninėmis mokslinėmis transporto priemonėmis.

Delno dydžio plaukiojančiuose robotuose būtų miniatiūrinės, specialiai jiems pagamintos dalys. Jie naudotų naują garso ryšio sistemą duomenims perduoti ir savo padėčiai po vandeniu trianguliuoti.

Kaip išbandyti naujieji robotai?

Skaitmeninės šių mažų robotų versijos buvo išbandytos ne baseine, o kompiuterinėje simuliacijoje.

Aplinkoje, kurioje slėgis ir gravitacija yra tokie patys, su kokiais jie greičiausiai susidurtų Jupiterio palydove Europoje, virtualus 12 centimetrų ilgio robotų būrys pakartotinai ieškojo galimų gyvybės požymių.

Kompiuterinis modeliavimas padėjo nustatyti robotų galimybių rinkti mokslinius duomenis nežinomoje aplinkoje ribas. Be to, jie padėjo sukurti algoritmus, kurie leistų būriui tyrinėti efektyviau.

Modeliavimas taip pat padėjo komandai geriau suprasti, kaip maksimaliai padidinti mokslinę naudą, atsižvelgiant į kompromisus tarp baterijos veikimo trukmės (iki dviejų valandų), vandens tūrio, kurį gali ištirti plaukikai (86 000 kubinių metrų), ir robotų skaičiaus viename būryje (keliolika robotų, siunčiamų keturiomis-penkiomis bangomis).

Be to, Džordžijos technikos universiteto Atlantoje bendradarbių komanda pagamino ir išbandė vandenyno sudėties jutiklį, kuris leistų kiekvienam robotui vienu metu matuoti temperatūrą, slėgį, rūgštingumą arba šarmingumą, laidumą ir cheminę sudėtį.

Vos kelių milimetrų kvadrato dydžio lustas yra pirmasis, kuriame visi šie jutikliai sujungti į vieną mažą paketą.

Bus atliekama daugiau bandymų

Kad tokia pažangi koncepcija būtų parengta galimai būsimai skrydžio į Jupiterio palydovą Europa misijai, reikės dar kelerių metų darbo.

Tuo tarpu Schaleris įsivaizduoja, kad SWIM robotai gali būti toliau tobulinami, kad galėtų atlikti mokslinį darbą čia, namuose. Jie galėtų būti naudojami okeanografiniams tyrimams arba svarbiems matavimams po poliariniu ledu atlikti.

Taigi, NASA bando povandeninių robotų prototipus, kurie vieną dieną galėtų tirti mūsų Saulės sistemos vandenynų gelmes.