În prezent nu avem o misiune de a o pune, dar NASA se asigură că este gata.
Gheizere pe Luna lui Saturn Enceladus Credit: NASA
Europa și Enceladus sunt două luni oceanice la care oamenii de știință au concluzionat au oceane de apă lichidă sub cojile lor de gheață exterioară. Misiunea Europa Clipper ar trebui să ajungă la Europa în jurul lunii aprilie 2030. Dacă colectează date de indiciu la potențialul locuinței lunii, misiunile robotizate ar putea fi singura modalitate de a confirma dacă există viață cu adevărat sau nu.
Pentru ca aceste misiuni Lander să se întâmple, echipa de laborator de propulsie Jet de la NASA a lucrat la un robot care ar putea gestiona căutarea vieții și a testat -o deja pe ghețarul Matanuska din Alaska. „În acest moment, acesta este un concept destul de matur”, spune Kevin Hand, un om de știință planetar la JPL care a condus acest efort.
În necunoscut
Există doar câteva lucruri pe care le știm cu siguranță despre condițiile de pe suprafața Europa și aproape toate nu se potrivesc bine pentru misiunile Lander. În primul rând, Europa este expusă la radiații foarte dure, ceea ce reprezintă o problemă pentru electronice. Fereastra de vizibilitate-atunci când un potențial lander robotizat ar putea contacta Pământul-mai puțin de jumătate din cele 85 de ore necesare pentru ca Luna să-și finalizeze ciclul de zi-noapte din cauza orbitei Europa-Jupiter. Așadar, pentru mai mult de jumătate din misiune, robotul ar trebui să se prezinte de la sine, fără echipe de teren uman care să -l scoată din probleme. De asemenea, Lander ar trebui să funcționeze pe baterii care nu sunt reîncărcabile, deoarece distanța vastă de soare ar face ca panourile solare să fie prohibitiv masive.
Și acesta este doar începutul. Spre deosebire de Marte, nu avem orbitatori permanenți în jurul Europa care ar putea oferi o infrastructură de comunicare și nu avem imagini de înaltă rezoluție ale suprafeței, ceea ce ar face aterizarea deosebit de complicată. „Nu știm cum arată suprafața Europa la scară de centimetru până la contor. Chiar și cu imaginile Europa Clipper, cea mai mare rezoluție va fi de aproximativ o jumătate de metru pe pixel în câteva regiuni selectate”, explică Hand.
Deoarece Europa are o atmosferă extrem de subțire, care nu oferă nicio izolație, temperaturile deasupra cochiliei sale de gheață sunt estimate să varieze între minus-160 ° Celsius în timpul zilei maxime și minus-220 ° C în timpul nopții, ceea ce înseamnă că gheața pe care Lander ar fi acolo să o probeze este cel mai probabil greu de beton. Echipa lui Hand, construindu -și robotul, a trebuit să -și dea seama de un design care ar putea face față tuturor acestor probleme.
Lucrările la sistemul robotizat pentru misiunea Europa Lander a început în urmă cu mai bine de 10 ani. Pe atunci, 2013-2022 Strategia decadală pentru știința planetară a citat Europa Clipper drept a doua cea mai mare prioritate misiunii planetare pe scară largă, astfel încât un Lander părea o urmărire naturală.
Autonomie și foraj cu gheață
Robotul dezvoltat de echipa lui Hand are picioare care îi permit să se stabilizeze pe diverse tipuri de suprafețe, de la gheață cu rocă până la zăpadă liberă și moale. Pentru a se orienta în mediul înconjurător, folosește o cameră stereoscopică cu o sursă de lumină LED pentru iluminare agățată la algoritmii de viziune computerizată-un sistem similar cu cel utilizat în prezent de Perseverance Rover pe Marte. „Camerele stereoscopice pot triangula punctele dintr -o imagine și pot construi un model de topografie digitală de suprafață”, explică Joseph Bowkett, un cercetător și inginer JPL care a lucrat la designul robotului.
Echipa a construit un braț robotizat cu totul nou, cu șapte grade de libertate. Senzorii de cuplu de forță instalați în majoritatea articulațiilor sale acționează puțin ca un sistem nervos, informând robotul atunci când componentele cheie susțin sarcini excesive pentru a împiedica deteriorarea brațului sau a burghiei. „Pe măsură ce apăsăm pe suprafață [and] Efectuați foraj și eșantionare, putem măsura forțele și reacționăm în consecință ”, spune Bowkett. Atingerea finală a fost Icepick -ul, un instrument de foraj și eșantionare pe care robotul îl folosește pentru a excava probele din gheață până la 20 de centimetri adâncime.
Din cauza perioadelor lungi, Lander ar trebui să funcționeze fără nicio supraveghere umană, echipa i -a oferit, de asemenea, o gamă largă de sisteme autonome, care funcționează la două niveluri diferite. Autonomia la nivel înalt este responsabilă de programarea și prioritizarea sarcinilor într-un buget energetic limitat. Robotul poate găuri într -un site de eșantionare, poate analiza probe cu instrumente de bord și poate decide dacă are sens să păstrezi forajul în același loc sau să alegi un site de eșantionare diferit. Sistemul la nivel înalt este, de asemenea, însărcinat să aleagă cele mai importante rezultate pentru legătura descendentă înapoi pe Pământ.
Autonomia la nivel scăzut rupe toate aceste sarcini la nivel înalt în deciziile pas cu pas cu privire la modul de operare a burghiei și cum să mutați brațul în cel mai sigur și mai eficient din punct de vedere energetic.
Robotul a fost testat mai întâi în software de simulare, apoi în interior la instalațiile JPL și, în sfârșit, la ghețarul Matanuska din Alaska, unde a fost coborât dintr -un elicopter care a acționat ca un proxy pentru un vehicul de aterizare. Acesta a fost testat pe trei site -uri diferite, clasat de la cele mai ușoare la cele mai provocatoare. A finalizat toate activitățile de bază, precum și toate suplimentele. Acesta din urmă a inclus o sarcină precum forajul de 27 de centimetri adâncime în gheață pe cel mai dificil loc, unde a fost poziționată penibil pe o pantă de opt până la 12 grade. Robotul a trecut toate testele cu culori zburătoare.
Și apoi s -a păstrat.
Schimbarea lumilor oceanului
Echipa lui Hand și -a pus robotul Europa Landing prin campania de testare a câmpului Alaskan între iulie și august 2022. Dar când noul Strategia decadală Pentru că știința planetară a apărut în 2023, s -a dovedit că Europa Lander nu a fost printre misiunile selectate. Comitetul Academiilor Naționale responsabile de formularea acestor strategii decadale nu a recomandat să -i dea drumul, în principal pentru că credeau că radiațiile dure în sistemul Jovian ar face ca detectarea biosignaturilor să fie „provocatoare” pentru un demers.
Pe de altă parte, un Lander Enceladus a rămas ferm pe masă. „Am fost și eu pe echipa care se dezvoltă Anghileun robot destinat unei potențiale misiuni Enceladus, așa că, din fericire, pot vorbi despre ambele. Provocările de radiații sunt într -adevăr mult mai mari pentru Europa ”, spune Bowkett.
Un alt argument pentru schimbarea lumii noastre oceanice este faptul că prunele de apă care conțin săruri împreună cu molecule purtătoare de carbon și azot au fost deja observate pe Enceladus, ceea ce înseamnă că există o ușoară șansă biosignaturi ar putea fi detectate de o misiune flyby. Suprafața lui Enceladus, conform documentului de strategie decadală, ar trebui să fie capabilă să păstreze dovezi biogene pentru o lungă perioadă de timp și pare mai favorabilă unei misiuni Lander. “Din fericire, multe dintre lecțiile despre cum să efectuați eșantionare autonomă pe Europa, credem noi, se vor transfera la Enceladus, cu beneficiul unui mediu de radiații mai puțin dăunător”, a declarat Bowkett pentru ARS.
Totuși, visul unei aterizări Europa nu este complet mort. “Mi -ar plăcea să intru în oceanul Europei cu un submersibil și mai departe până la malul mării. Mi -ar plăcea să se întâmple asta”, spune Hand. „Dar din punct de vedere tehnologic este un salt destul de mare și trebuie să vă echilibrați întotdeauna misiunile de vis cu numărul de minuni tehnologice care trebuie rezolvate pentru a face posibile aceste misiuni.”
Science Robotics, 2025. DOI: 10.1126/scirobotics.adi5582
Jacek Krywko este un scriitor de știință și tehnologie independentă care acoperă explorarea spațială, cercetarea inteligenței artificiale, informatică și tot felul de vrăjitorie de inginerie.
Comentarii recente