Szpon robota jest jednym z nowych innowacyjnych narzędzi opracowanych w LRD do badania lodowych światów oceanu, takich jak Europa.
Chcesz spróbować szczęścia w łowieniu lodu na satelicie Jupiter Europe? Nie ma gwarancji, że coś złapiesz, ale nowy zestaw zrobotyzowanych prototypów zapewni niezastąpioną pomoc.
Od 2015 r. Jet Propulsion Laboratory (LRD) NASA w Pasadenie (Kalifornia) opracowuje nowe technologie do wykorzystania w przyszłych misjach na planetach oceanicznych. Lista zawiera: podziemną sondę (zdolną przedrzeć się przez lód i zbierającą próbki), ramiona robotyczne (obracające się, aby dostać się do odległych obiektów) i wyrzutnię (dla jeszcze bardziej odległych próbek).
Wszystkie te technologie zostały opracowane w ramach badania mobilności i wykrywania światów oceanicznych. Każdy prototyp koncentruje się na ekstrakcji próbek z powierzchni lub pod powierzchnią lodowego księżyca.
„W przyszłości chcemy odpowiedzieć na pytanie, czy na satelitach planet zewnętrznych: Europy, Enceladusa i Tytana istnieje życie” - powiedział Tom Kvik, który kieruje Programem Technologii Kosmicznych Samolotów. - „Ważne jest, aby zidentyfikować konkretne systemy, które musimy zbudować teraz, aby za 10–15 lat były gotowe do użycia na statku kosmicznym”.
Systemy będą musiały zanurzyć się w ekstremalnych warunkach. Temperatura może spaść do -100 ° C Koła łazika będą ślizgać się po lodzie, przypominając piasek, a powierzchnia Europy jest również hojnie przyprawiona promieniowaniem. „Czeka nas wiele kłopotów, więc musimy spełnić surowe wymogi ochrony planetarnej”, powiedział Hari Nayar, który kieruje grupą robotyki. „Ostatecznym marzeniem jest zanurzenie się głęboko w podziemnych oceanach. Ale to wymaga nowych technologii, które nie są jeszcze dostępne. ”
Brian Wilcox (inżynier projektu z LRD) był w stanie opracować prototyp oparty na „czujnikach topnienia” używanych na Ziemi. Od późnych lat 60-tych używano ich do topienia śniegu i lodu w celu zbadania obszarów podpowierzchniowych.
Jedynym problemem jest to, że nieefektywnie wykorzystują ciepło. Kora Europy może mieć grubość 10-20 km, więc jeśli sonda nie nauczy się kontrolować swojej energii, zamarznie, zanim osiągnie cel.
Wilcox wpadł na nowy pomysł: kapsuła izolowana próżniowo (przypominająca zasadę termosu). Zamiast emitować ciepło, zatrzyma energię za pomocą kawałka termicznego plutonu, gdy sonda zanurzy się w lodzie.
Obracający się brzeszczot na dole sondy obraca się powoli i przecina lód. W ten sposób zbierze wióry lodu z powrotem do ciała sondy, gdzie zostanie stopione przez pluton i wypompowane za aparat. Usunięcie lodu zapewnia, że sonda nie napotka przeszkód. Woda lodowa może być również przesyłana przez cewkę rurki aluminiowej i odprowadzana na powierzchnię. Próbki wody można sprawdzić pod kątem sygnałów biologicznych. „Wierzymy, że płyty płynące z lodu znajdują się w zamarzniętej skorupie Europy”, mówi Wilcox. „Te strumienie wypluwają materiał z oceanu poniżej. Gdy sonda tworzy tunel, woda ta może zawierać sygnały biologiczne ”.
Aby zapewnić brak mikrobów lądowych, sonda nagrzewa się do 482 ° C podczas lotu na statku kosmicznym. Powinno to zniszczyć wszelkie pozostałe organizmy i rozłożyć złożone cząsteczki organiczne, które mogą wpływać na wyniki naukowe.
Dłuższy zasięg
Naukowcy przyjrzeli się także możliwości użycia robotycznych ramion, które są niezbędne do uzyskania próbek. Na Marsie lądowania NASA nigdy nie przekraczały 2-2,5 metra od bazy. Dla większej odległości musisz utworzyć dłuższe ramię.
Jednym z pomysłów jest składana dźwignia strzałowa. Rozstawione ramię może osiągnąć prawie 10 m. W przypadku bardziej odległych celów opracowano wyrzutnię z pociskami, zdolną do strzelania z odległości do 50 metrów.
Ręce i wyrzutnia mogą być używane w połączeniu z zajęciem lodu. Do pazura można dołączyć wiertło diamentowe. Jeśli naukowcy chcą uzyskać nienaruszone próbki, musisz uderzyć do 20 cm powierzchni lodu. Ta warstwa musi chronić złożone cząsteczki przed promieniowaniem Jowisza.
Po rozmieszczeniu strzały lub wyrzutni dla pocisku, pazur można naprawić, używając rozgrzanych szpilek, które stopią się w lodzie i wzmocnią uchwyt. Dzięki temu wiertło może penetrować i pobierać próbki.
Koła do krio-łazika
W lipcu NASA będzie świętować 20-letnią spuściznę łazików podróżujących przez marsjańską pustynię. Ale na wycieczkę do lodowatego satelity potrzeba modernizacji.
Enceladus ma pęknięcia, które wypluwają gaz i strumienie lodu. Stałyby się głównymi celami naukowymi, ale materiał wokół nich prawdopodobnie różni się od lądowego lodu. Testy wykazały, że granulowany lód w warunkach kriogenicznych i próżniowych przypomina wydmy piaszczyste, z luźnymi ziarnami zasysającymi koła. Naukowcy z LRD zwrócili się do projektów, które wcześniej były używane do poruszania się po powierzchni księżyca. Przetestowali lekkie koła komercyjne zamontowane na uprzęży, która była używana w wielu misjach.
W przyszłości
Prototypy i eksperymenty to tylko punkty wyjścia. Dzięki badaniom struktur oceanicznych naukowcy rozważą, czy wynalazki te można maksymalnie poprawić. Ostatecznie badania mogą doprowadzić do pojawienia się technologii zdolnych do skierowania się na zewnętrzny układ słoneczny.
