NASA okyanus dünyası kaşifleri uçmadan önce yüzmek zorunda

NASA’nın Europa Clipper’ı 2030’da varış noktasına ulaştığında, uzay aracı 49 uçuş boyunca bir dizi güçlü bilim enstrümanını Jüpiter’in uydusu Europa’ya doğru hedeflemeye hazırlanacak ve ayın buzlu kabuğunun altındaki okyanusun yaşamı sürdürebileceğine dair işaretler arayacak.

14 Ekim’de fırlatılan uzay aracı, NASA’nın şimdiye kadar dış güneş sistemine gönderdiği en gelişmiş bilim donanımını taşırken, ekipler halihazırda Avrupa’nın ve diğer okyanus dünyalarının su derinliklerine dalma potansiyeli taşıyan yeni nesil robotik konseptleri geliştiriyor. bilimi daha da ileri götürüyor.

SWIM adı verilen okyanus keşif misyonu konseptinin devreye girdiği yer burasıdır. Bağımsız Mikro Yüzücülerle Algılamanın kısaltması olan proje, düzinelerce kendinden tahrikli, cep telefonu boyutunda yüzen robotlardan oluşan bir sürünün, bir zamanlar bir yeraltı okyanusuna bir yeraltı okyanusuna teslim edilmesini öngörüyor. buzları eriten kriyobot, yaşamı işaret edebilecek kimyasal ve sıcaklık sinyallerini arayarak uzaklaşırdı.

“İnsanlar şunu sorabilir: NASA neden uzay araştırmaları için bir su altı robotu geliştiriyor? Çünkü güneş sisteminde yaşam aramak için gitmek istediğimiz yerler var ve yaşamın suya ihtiyacı olduğunu düşünüyoruz. Dolayısıyla bu ortamları keşfedebilecek robotlara ihtiyacımız var. NASA’nın Güney Kaliforniya’daki Jet Propulsion Laboratuvarı’nda SWIM baş araştırmacısı Ethan Schaler, “-kendi başına, evden yüz milyonlarca kilometre uzakta” dedi.

JPL’de geliştirilmekte olan SWIM konseptine yönelik bir dizi prototip, yakın zamanda test için Pasadena’daki Caltech’teki 25 yarda (23 metre) yarışma yüzme havuzunun sularına göğüs gerdi. Sonuçlar cesaret vericiydi.

YÜZME antrenmanı

SWIM ekibinin en son yinelemesi, düşük maliyetli, ticari olarak üretilen motorlara ve elektroniklere dayanan 3D baskılı plastik bir prototiptir. İki pervane tarafından itilen ve yönlendirme için dört kanatçık bulunan prototip, kontrollü manevra kabiliyeti, rotasında kalma ve rotasını düzeltme yeteneği ve ileri geri “çim biçme makinesi” keşif modeli sergiledi. Tüm bunları ekibin doğrudan müdahalesi olmadan özerk bir şekilde yönetti. Robot “JPL” bile yazdı.

Robot, kurtarılmaya ihtiyaç duyulması ihtimaline karşı bir oltaya bağlandı ve her test sırasında olta taşıyan bir mühendis, havuzun yanında koşturdu. Yakınlarda bir meslektaşı, robotun eylemlerini ve sensör verilerini bir dizüstü bilgisayarda inceledi. Ekip, JPL’de havuzda ve bir çift tankta çeşitli prototiplerin testini 20’den fazla turda tamamladı.

Schaler, “Sıfırdan bir robot yapmak ve onun uygun bir ortamda başarılı bir şekilde çalıştığını görmek harika” dedi. “Sualtı robotları genel olarak çok zordur ve bu, okyanus dünyasına yapılacak bir yolculuğa hazırlanmak için üzerinde çalışmamız gereken bir dizi tasarımdan yalnızca ilkidir. Ancak bu, bu robotları gerekli yeteneklerle inşa edebileceğimizin kanıtıdır. ve bir yeraltı görevinde ne gibi zorluklarla karşılaşacaklarını anlamaya başlayacaklar.”

Sürü bilimi

Havuz testlerinin çoğunda kullanılan kama şeklindeki prototip yaklaşık 16,5 inç (42 santimetre) uzunluğunda ve 5 pound (2,3 kilogram) ağırlığındaydı. Uzay uçuşu için tasarlandığı şekliyle robotların boyutları, mevcut uzaktan kumandalı ve otonom sualtı bilimsel araçlarıyla karşılaştırıldığında üç kat daha küçük olacak. Avuç içi büyüklüğündeki yüzücüler, minyatürleştirilmiş, amaca yönelik olarak üretilmiş parçalara sahip olacak ve veri iletmek ve konumlarını üçgenlemek için yeni bir kablosuz su altı akustik iletişim sistemi kullanacak.

Bu küçük robotların dijital versiyonları havuzda değil bilgisayar simülasyonunda kendi testlerine tabi tutuldu. Europa’da muhtemelen karşılaşacakları aynı basınç ve yerçekimine sahip bir ortamda, 5 inç uzunluğundaki (12 santimetre uzunluğunda) robotlardan oluşan sanal bir sürü, sürekli olarak potansiyel yaşam belirtileri aramaya başladı. Bilgisayar simülasyonları, robotların bilinmeyen bir ortamda bilimsel veri toplama yeteneklerinin sınırlarının belirlenmesine yardımcı oldu ve sürünün daha verimli bir şekilde keşfetmesini sağlayacak algoritmaların geliştirilmesine yol açtı.

Simülasyonlar ayrıca ekibin, pil ömrü (iki saate kadar), yüzücülerin keşfedebileceği su hacmi (yaklaşık 3 milyon fit küp veya 86.000 metreküp) ve su miktarı arasındaki dengeyi hesaba katarak bilimden elde edilen getiriyi nasıl en üst düzeye çıkaracağını daha iyi anlamasına yardımcı oldu. Tek bir sürüdeki robot sayısı (dört ila beş dalga halinde gönderilen bir düzine).

Ayrıca Atlanta’daki Georgia Tech’teki işbirlikçilerinden oluşan bir ekip, her robotun aynı anda sıcaklık, basınç, asitlik veya alkalilik, iletkenlik ve kimyasal yapıyı ölçmesine olanak sağlayacak bir okyanus bileşimi sensörü üretti ve test etti. Yalnızca birkaç milimetre karelik çip, tüm bu sensörleri küçük bir pakette birleştiren ilk çiptir.

Tabii ki, böylesine gelişmiş bir konsept, diğer şeylerin yanı sıra, gelecekteki olası bir buzlu aya uçuş görevine hazır olmak için birkaç yıl daha çalışmayı gerektirecektir. Bu arada Schaler, SWIM robotlarının burada evde bilimsel çalışmalar yapmak için potansiyel olarak daha da geliştirilebileceğini hayal ediyor: oşinografik araştırmaları desteklemek veya kutup buzunun altında kritik ölçümler yapmak.