Η επιφάνεια της Ευρώπης, ένα από τα τέσσερα φεγγάρια του Δία, κάνει έναν τρομερό εχθρό. Πρώτα απ 'όλα, είναι τυλιγμένο σε μια παχιά κρούστα πάγου, σκισμένη ανοιχτή σε μεγάλα χάσματα από τη μαζική βαρυτική έλξη του Δία. Στη συνέχεια, υπάρχει η εξαιρετικά χαμηλή βαρύτητα της επιφάνειας και τα καθαρά, ολισθηρά φαράγγια πάγου. Αλλά κάτω από όλους αυτούς τους πάγους, η Ευρώπη πιστεύεται επίσης ότι έχει έναν ωκεανό υγρού που θα μπορούσε να στηρίξει τη ζωή καθιστώντας τον πρωταρχικό στόχο για την επόμενη σε βάθος εξερεύνηση του ηλιακού μας συστήματος.
σχετικό περιεχόμενο
- Όταν οι άνθρωποι αρχίζουν να αποικίζουν άλλους πλανήτες, ποιος πρέπει να είναι υπεύθυνος;
- Στοιχεία στοιβάζονται για Icy Geysers που εκλείπουν στην Ευρώπη
- Μπορούμε να σώσει τον Άρη από εμάς;
Πώς θα καταφέρει η NASA να ξεπεράσει αυτή την προδοτική πρόκληση; Σίγουρα δεν μπορεί να στείλει ένα τροχοφόρο rover όπως το Sojourner, το οποίο έκανε ένα τεράστιο άλμα για το robotkind όταν πέρασε για πρώτη φορά τον Ares Valles του Mars το 1996. Αντ 'αυτού, η NASA προσπαθεί να απομακρύνει αυτούς τους κάποτε επαναστατικούς τροχούς και να ξανασχεδιάσει πώς η επόμενη γενιά των ρομπότ θα εξερευνήσει τους αστεροειδείς και τους ψυχρούς εξωτερικούς κόσμους του ηλιακού συστήματος τις επόμενες δεκαετίες.
Πληκτρολογήστε: LEMUR.
Σήμερα ζυγίζει σε περίπου 75 λίβρες, αυτός ο επόμενος-γενιάς rover είναι ένα κλάσμα του μεγέθους της περιέργειας του Άρη, η οποία ελέγχει σε σχεδόν έναν τόνο. Το μέγεθός του απλά εκτείνεται στα όρια της ρομποτικής ικανότητας - αλλά αν είναι ποτέ αναπτυγμένο, θα χρειαστεί να κάνει περισσότερα από αυτό. Ο ρότορας μεγέθους pint θα πρέπει να αντέχει σε ακραίες θερμοκρασίες και μαγνητικές συνθήκες. περιηγηθείτε σε οποιαδήποτε επιφάνεια. και το κάνουμε αρκετό καιρό για να συλλέξουμε σημαντικά δεδομένα με μερικά από τα ελαφρύτερα, πιο έξυπνα όργανα διαστημικής επιστήμης που έχουν κατασκευαστεί ποτέ.
Εξαρτάται από το καθήκον;
Τρεις γενιές των δρομολογητών του Mars της NASA από το 1997 έως το 2012, φωτογραφίζονται στο Mars Yard στο εργαστήριο Jet Propulsion Lab στην Πασαντένα, Καλιφόρνια: ανταλλακτικά πτήσης για τον Sojourner (μπροστά), δοκιμαστικό ρομπότ Mars Exploration Rover Project (αριστερά) . (NASA / JPL-Caltech) Είναι βέβαιο ότι το ρομποτικό LEMUR - ένα αρκτικόλεξο για το "ρομπότ μηχανικής χρησιμότητας εκδρομής" - δεν είναι τόσο χαριτωμένο όσο το ευρύχωρο, χνουδωτό ουρά που διαδόθηκε από τη Madagascar του Dreamworks . Αντίθετα, το ρομπότ παίρνει το όνομά του από την αμφιθυμία του πραγματικού θηλαστικού. Αρχικά προοριζόταν να είναι ένα ρομπότ επισκευής για επανδρωμένες αποστολές φεγγαριών, ο δρομέας έχει επανασχεδιαστεί για μικροβαρύτητα εξερεύνηση των κατακόρυφων και ανεστραμμένων επιφανειών των φαραγγιών και των σπηλαίων.
"[Οι Λεμούρς] χρησιμοποιούν τα χέρια και τα πόδια τους για κινητικότητα και χειραγώγηση", εξηγεί ο Aaron Parness, επικεφαλής της ομάδας ρομποτικής ακραίου περιβάλλοντος στο εργαστήριο Jet Propulsion Laboratory (JPL) της NASA. "Παρόλο που το ρομπότ μας δεν έχει ξεχωριστά χέρια και πόδια, είναι παρόμοιο με ένα μαϊμού ή lemur στο ότι μπορεί να χρησιμοποιήσει τα πόδια του για να κάνει τα πράγματα πολύ πιο αποτελεσματικά από ό, τι οι άνθρωποι μπορούν".
Για να διασφαλιστεί ότι το ρομπότ μπορεί να κινηθεί σε περιβάλλοντα ακόμη πιο ξένο από εκείνα που βρέθηκαν στον Άρη, η ομάδα του Parness δημιούργησε αυτό που θα μπορούσε να ονομαστεί "χιμαιρότ": ένα ρομπότ που βασίζεται στις ικανότητες πολλών διαφορετικών χερσαίων ζώων. Με τα άκρα που φθάνουν και τα πόδια που μοιάζουν με κουτάλα, το LEMUR θυμίζει αράχνη ή αστερίες, χρησιμοποιώντας τα εξαρτήματά του για να σέρνουν και να προσκολλώνται σε τέλειες επιφάνειες.
Τα τέσσερα άκρα του ρομπότ είναι εξοπλισμένα με εναλλάξιμα κυκλικά "πόδια", τα οποία μπορούν να μεταφερθούν για εξαρτήματα με διαφορετικές λειτουργίες, στυλ ελικοπτέρου ελβετικού στρατού, για να βοηθήσουν να διασχίσουν διάφορες επιφάνειες. Τα πόδια αναρρίχησης περιλαμβάνουν μια σειρά μικροσκοπικών χαλύβδινων αγκίστρων, γνωστών ως microspines, για να πιάσουν τις σκληρές επιφάνειες των πετρωμάτων αρκετά σταθερά ώστε το ένα πόδι να κρατήσει το βάρος ολόκληρου του ρομπότ. Για ομαλές επιφάνειες, όπως οι εξωτερικές γάστρες των διαστημικών σταθμών ή των δορυφόρων, η LEMUR προσκολλάται με κολλώδη πόδια τύπου gecko.
Πρόσφατα, οι ερευνητές πήραν ένα από τα "χέρια" του LEMUR στην Ανταρκτική για να δοκιμάσουν μια νέα και δυνητικά κρίσιμη προσκόλληση: βίδες που μοιάζουν με βίδες. Όταν η Parness και η ομάδα του είναι έτοιμες να δοκιμάσουν το υλικό τους, "αναζητούν τα πιο σκληρά μέρη που μπορούμε να βρούμε", δήλωσε ο Parness. "Πρέπει να βρούμε τη σωστή ισορροπία ανάμεσα στο να έχουμε το σωστό περιβάλλον, αλλά επίσης να μην είμαστε τόσο απομακρυσμένοι ώστε να είναι τρελός και δαπανηρός για να φτάσουμε στην ομάδα εκεί. Η Ανταρκτική βρισκόταν στην άκρη του. "
Για να το πράξουν, κάλεσαν τον Aaron Curtis, έναν γεωπόνο-μετασχηματισμένο ηφαιστειολόγο-ρομποτικό, ο οποίος έχει περάσει αρκετά καλοκαίρια στη νότια ήπειρο, που σέρνεται γύρω από παγωμένες σήραγγες που σχηματίζονται από το όρος Erebus, το νοτιότερο ενεργό ηφαίστειο της Γης. Με τις μέσες καλοκαιρινές θερμοκρασίες που βυθίζονται στους -22 βαθμούς Φαρενάιτ, το ηφαίστειο, οι σχηματισμοί πάγου που δημιουργεί και η μόνιμη λίμνη της λάβας αντιπροσωπεύουν μια δίκαιη υποκατηγορία συνθηκών που ένας ποδηλατοδρομικός μπορεί να συναντήσει στα παγωμένα φεγγάρια όπως η Ευρώπη ή το Enceladus.
Ο Aaron Curtis ταξίδεψε στην Ανταρκτική τον περασμένο Δεκέμβριο, όπου δοκιμάζει ρομπότ και όργανα σχεδιασμένα για παγωμένους κόσμους όπως η Ευρώπη. (Nial Peters) Ως ερευνητικός συνεργάτης με το Παρατηρητήριο Ηφαιστείου του Όρους Erebus για έξι από τα τελευταία επτά χρόνια, ο Curtis χαρτογράφησε την τοπογραφία του πάγου που περιβάλλει το ηφαίστειο. Τα ιδιαίτερα συμφέροντά του ήταν κάτω από την επιφάνεια, στις σπηλιές και τις σήραγγες που λειώθηκαν στον πάγο από τα αέρια που διαφεύγουν από τις ρωγμές του ηφαιστείου. Η εύρεση χώρων όπου οι σήραγγες που συνδέονται με το εξωτερικό ήταν μερικές φορές τόσο απλές όσο η εύρεση ενός πανύψηλου "καμινάδα πάγου", μετρητών υψηλών δομών που σχηματίστηκαν από το αέριο που διαφεύγει. Άλλες φορές αυτό σήμαινε την εξεύρεση σπηλαίων εισόδου με την πτώση ενός snowmobile σε μια σκοτεινή τρύπα στο έδαφος από ατύχημα.
Αφού πέρασε τέσσερα χρόνια χαρτογραφήτας μια σπηλιά στο 3-D για να παρατηρήσει τις αλλαγές του με την πάροδο του χρόνου, ο Curtis βρήκε τον εαυτό του επανειλημμένα να τρέχει στις ίδιες προκλήσεις ξανά και ξανά. Πρώτον, η ομάδα του δεν ήταν σε θέση να φτάσει σε ορισμένες περιοχές, επειδή ήταν πολύ τοξικές για την ανθρώπινη εξερεύνηση. Δεύτερον, φοβούνταν ότι η ανθρώπινη παρουσία τους θα μπορούσε να μολύνει ακούσια το σπάνιο περιβάλλον με τα εισαγόμενα μικρόβια. Αυτές οι δύο ανησυχίες τον οδήγησαν να εξετάσει τη χρησιμότητα των ρομποτικών εξερευνητών.
"Αν είχαμε ένα ρομπότ που θα μπορούσε να πάρει γύρω από τον πάγο, θα μπορούσαμε να εξερευνήσουμε μικροβιακά ευαίσθητα και γεμάτα αέρια σπηλιές", λέει ο Curtis. Το δικό του παγωμένο βόμβο ήταν τελικά καλό για το έργο που έχει ήδη ξεκινήσει στο JPL, το οποίο ενώθηκε ως ρομποτικός τον περασμένο Οκτώβριο.
Μικροσπέρες, αποδεικνύεται, τείνουν να απλώνουν μόνο τον πάγο αντί να τα πιάσουν, αφού το εξάρτημα έχει σχεδιαστεί για να συμπιέσει τις σπονδυλικές στήλες προς τα κάτω στο βράχο για να αγοράσει. Ο Curtis σχεδίασε ένα συνημμένο που χρησιμοποίησε μικροσκοπικά τρυπάνια για να σκάψει σε μια παγωμένη επιφάνεια.
Ο αρχικός σχεδιασμός έγινε βουλωμένος με πάγο, λέει ο Curtis, έτσι γύρισε σε κάτι που εμπιστεύονται οι ανθρώπινοι πάγοι με τη ζωή τους: οι βίδες του πάγου. Είναι κοίλοι, επιτρέποντας να περάσει ο πάγος αντί να κτιστεί πίσω από το άκρο γεώτρησης, και θα επέτρεπε επίσης στο LEMUR να παράγει και να συλλέγει δείγματα πάγου καθώς σέρνεται αργά.
Οι επόμενες δοκιμές στον κόσμο του πάγου πιθανόν να πραγματοποιηθούν στους παγετώνες στην κορυφή του Mount Rainier στην Ουάσινγκτον - με το πλήρες πλαίσιο LEMUR και όχι απλώς ένα αδιάτρητο εξάρτημα ποδιού. Όμως, η Parness είπε ότι η ικανότητα δοκιμής των δυνατοτήτων δειγματοληψίας υπογραμμίζει επίσης έναν άλλο βασικό στόχο της όλης διαδικασίας ανάπτυξης.
"Με τις δοκιμές πεδίου, προσπαθούμε πάντοτε να επιτύχουμε δύο στόχους: να επιδείξουμε τεχνολογίες για μελλοντική χρήση, αλλά και να κάνουμε ουσιαστική επιστήμη σε αυτή τη θέση", λέει. Με άλλα λόγια, όχι μόνο οι δοκιμές LEMUR μας βοηθούν να καταλάβουμε τελικά τα κρυφοκύτταρα σε άλλα σώματα. "Αυτό μας ωφελεί και στη Γη", λέει ο Parness.
Το LEMUR πραγματοποιεί προπόνηση στο εργαστήριο του Aaron Parness στο JPL κατά τη διάρκεια πρόσφατης δοκιμαστικής δοκιμής. (NASA / JPL-Caltech) Για περισσότερα από 35 χρόνια, η Penelope Boston έχει αναζητήσει τη μικροβιακή ζωή και τους δείκτες της σε ακραία περιβάλλοντα, όπως στο Cueva de Villa Luz που έχει υποστεί με θειικό οξύ στο Tabasco, στο Μεξικό. Στο πρώην καθήκον της ως σκηνοθέτης σπηλαίων και καρστικών μελετών στο Ινστιτούτο Μεταλλείων και Τεχνολογίας του Νέου Μεξικού, όπου μελέτησε τις διαδικασίες γήρανσης και διάβρωσης υπόγειων σπηλαίων και βυθισμάτων, η Βοστώνη στρέφει την Parness προς τοποθεσίες όπου η ομάδα και η LEMUR θα μπορούσαν να μάθουν τι πρέπει να αναζητήσουν, και πώς να το αναζητήσετε.
"Βοηθήσαμε την ομάδα του Aaron να καταλάβει ποιες είναι οι λεπτές συμβουλές που θα μπορούσαν να υποδεικνύουν πιθανές μικροβιακές ή μεταλλευτικές καταθέσεις ενδιαφέροντος για το LEMUR να επιθεωρήσουν", δήλωσε η Boston, η οποία τώρα είναι επικεφαλής του Ινστιτούτου Astrobiology της NASA, μέσω ηλεκτρονικού ταχυδρομείου.
Το μενού των δυνατοτήτων, πρόσθεσε, είναι μοτίβα που παραμένουν μέσα ή πάνω σε βράχους με βιολογικές διεργασίες, όπως οι υφές που δείχνουν ότι οι μικροοργανισμοί λειτουργούν μετασχηματίζοντας το υπόβαθρο ή τις ορυκτές κοιλότητες. Στη Γη, τέτοια στοιχεία υπάρχουν σε μέρη όπως το σπήλαιο Lechugilla στο Νέο Μεξικό, όπου τα βακτήρια που τρέφονται με θείο, σίδηρο και μαγγάνιο πιστεύεται ότι έχουν παίξει ρόλο στη διαμόρφωση των σπηλαίων και των θεαματικών σχηματισμών πέτρας εκεί.
Οι ενδείξεις που άφησαν πίσω από τη μικροβιακή ζωή συνήθως δεν είναι τόσο προφανείς. Αλλά με τη δοκιμή ποικίλων οργάνων τόσο σε ζωντανά όσο και σε απολιθωμένα μικροβιακά υπολείμματα, τα ρομπότ, όπως το LEMUR, μπορούν να ρίξουν περισσότερο φως στο πώς ζούσαν αυτά τα μικρόβια, διαμορφώνονταν το περιβάλλον τους και πέθαναν.
Μέρος της πρόκλησης είναι να διασφαλίσουμε ότι τα εργαλεία είναι αρκετά μικρά για να είναι κινητά. Έτσι, εκτός από τον έλεγχο του εξοπλισμού, η Parness και η ομάδα του συνεργάζονται με πανεπιστημιακούς συνεργάτες για την ανάπτυξη μικροσκοπικών τηλεπισκόπησης και μέσων ανάλυσης. Η ιδέα είναι ότι το LEMUR θα μπορούσε να τα φορέσει στην κοιλιά ή σαν σακίδιο, χαρτογραφήτας ένα σπήλαιο ή έδαφος σε 3D με lidar, σε αέρια χρωματογραφία, αναζητώντας οργανικά και πλούσια σε άνθρακα μόρια με ένα μικροσκοπικό υπέρυθρο φασματόμετρο.
"Η ομάδα της Parness διερευνά τις δυνατότητες να προικίσει το LEMUR με αναγνώριση προτύπων και μηχανική μάθηση για να την βοηθήσει να δει σαν άνθρωπο", δήλωσε η Boston. "Η παλεοβιολογία μπορεί συχνά να είναι πολύ λεπτή και λεπτή και οι ενισχυμένες οπτικές και ερμηνευτικές δυνατότητες που μπορούν να φέρουν τα ρομπότ στο τραπέζι είναι δυνητικά εξαιρετικά ισχυρά εργαλεία για να μας βοηθήσουν να δούμε και να κατανοήσουμε καλύτερα την παλεοβιολογία".
Ο Aaron Curtis, μεταδιδακτορικός μελετητής στο JPL, στην κορυφή του Mt. Erebus, το νοτιότερο ενεργό ηφαίστειο στη γη. (Dylan Taylor) Σύμφωνα με τον προτεινόμενο ομοσπονδιακό προϋπολογισμό από τον Λευκό Οίκο, θα εξαλειφθεί η χρηματοδότηση της αποστολής ανακατανομής αστεροειδών -το πρόγραμμα όπου το LEMUR είναι πιθανότερο να χρησιμοποιηθεί-. Ωστόσο, η Parness και η ομάδα του έχουν κατευθυνθεί για να συνεχίσουν τις εργασίες τους στο LEMUR. Στα τέλη του 2017, η Parness θα επιστρέψει στην περιοχή Canyon Titus της κοιλάδας του Death, όπου δοκιμάστηκε πριν από το LEMUR, σταματώντας από τους σωλήνες λάβας στο Νέο Μεξικό το καλοκαίρι.
Εκεί, απολιθωμένα φύκια 500 εκατομμυρίων ετών στέκονται ως αναλογικά για πιθανά αρχαία ερείπια αλλού - αλλά οι μηχανικοί πρέπει να σιγουρευτούν ότι το LEMUR μπορεί να τα δει. "Αν προσπαθούμε να ψάξουμε για ζωή πάνω σε τοίχους από τον Άρη ή άλλους πλανήτες, θα πρέπει να αναζητήσουμε τα παλαιότερα ίχνη της ζωής στη Γη και να δοκιμάσουμε τα όργανα μας εκεί", λέει η Parness. "Αν δεν μπορούμε να ανιχνεύσουμε τη ζωή στον δικό μας πλανήτη, αυτό που μας δίνει την εμπιστοσύνη ότι θα μπορούσαμε να το βρούμε σε ένα παλαιότερο, σκληρότερο δείγμα;"
