НАСА испытало прототип для поиска жизни в океане Европы
|
Когда в 2030 году космический аппарат NASA Europa Clipper достигнет пункта назначения, он будет готов направить множество мощных научных приборов на спутник Юпитера Европу в течение 49 полетов в поисках признаков того, что океан под ледяной корой Луны может поддерживать жизнь. В то время как космический аппарат, запущенный 14 октября, оснащен самым передовым научным оборудованием, которое НАСА когда-либо отправляло за пределы Солнечной системы, команды уже разрабатывают следующее поколение роботизированных концепций, которые потенциально могут погрузиться в водные глубины Европы и других океанических миров, продвигая науку еще дальше. |
Вот тут-то и появляется концепция миссии по исследованию океана под названием SWIM. Проект, сокращенный от Sensing With Independent Micro-swimmers, предусматривает создание множества самоходных роботов-плавцов размером с мобильный телефон, которые, будучи доставлены в подземные воды океана криоботом для таяния льда, будут перемещаться в поисках химических и температурных сигналов, которые могут указывать на жизнь. |
“Люди могут спросить, почему НАСА разрабатывает подводного робота для исследования космоса? Это потому, что в Солнечной системе есть места, куда мы хотим отправиться в поисках жизни, и мы считаем, что для жизни нужна вода. Поэтому нам нужны роботы, способные исследовать эти среды автономно, за сотни миллионов миль от дома”, — сказал Итан Шалер, главный исследователь SWIM в Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии. |
Разрабатываемая в JPL серия прототипов SWIM concept недавно прошла испытания в 25-ярдовом (23-метровом) бассейне для соревнований в Калифорнийском технологическом институте в Пасадене. Результаты были обнадеживающими. |
Последняя разработка команды SWIM team - это пластиковый прототип, напечатанный на 3D-принтере, в основе которого лежат недорогие серийные двигатели и электроника. Приводимый в движение двумя воздушными винтами, с четырьмя закрылками для управления, прототип продемонстрировал управляемое маневрирование, способность оставаться на месте и корректировать курс, а также маневрирование взад-вперед “газонокосилкой”. Он управлял всем этим автономно, без прямого вмешательства команды. Робот даже произнес по буквам “Джей-Пи-Л”. |
На всякий случай, если робота нужно было спасать, он был привязан к леске, и инженер с удочкой в руках ходил вдоль бассейна во время каждого испытания. Рядом коллега просматривал действия робота и данные датчиков на ноутбуке. Команда завершила более 20 раундов тестирования различных прототипов в бассейне и в паре резервуаров в Лаборатории реактивного движения (JPL). |
“Это потрясающе - создать робота с нуля и увидеть, как он успешно работает в соответствующей среде”, - сказал Шалер. “Подводные роботы в целом очень сложны, и это только первый из серии проектов, которые нам предстоит разработать, чтобы подготовиться к путешествию в океанский мир. Но это доказательство того, что мы можем создать таких роботов с необходимыми возможностями и начинаем понимать, с какими трудностями они столкнутся при выполнении миссии под землей”. |
Клиновидный прототип, использовавшийся в большинстве испытаний в бассейне, имел длину около 16,5 дюймов (42 сантиметра) и весил 5 фунтов (2,3 килограмма). Согласно замыслу, роботы, предназначенные для космических полетов, должны были иметь размеры примерно в три раза меньше — крошечные по сравнению с существующими дистанционно управляемыми и автономными подводными научными аппаратами. Пловцы размером с ладонь будут оснащены миниатюрными, специально изготовленными деталями и будут использовать новую беспроводную систему подводной акустической связи для передачи данных и триангуляции их местоположения. |
Цифровые версии этих маленьких роботов прошли собственное тестирование, но не в бассейне, а в компьютерном симуляторе. В среде с таким же давлением и гравитацией, с какими они, вероятно, столкнулись бы на Европе, виртуальный рой роботов длиной 5 дюймов (12 сантиметров) неоднократно отправлялся на поиски потенциальных признаков жизни. Компьютерное моделирование помогло определить пределы возможностей роботов по сбору научных данных в неизвестной среде и привело к разработке алгоритмов, которые позволили бы рою проводить исследования более эффективно. |
Моделирование также помогло команде лучше понять, как максимизировать научную отдачу при учете компромиссов между временем автономной работы (до двух часов), объемом воды, который могут исследовать пловцы (около 3 миллионов кубических футов, или 86 000 кубических метров), и количеством роботов в одном рое (дюжина, посылаемый четырьмя-пятью волнами). |
Кроме того, команда сотрудников Технологического института Джорджии в Атланте изготовила и протестировала датчик состава океана, который позволил бы каждому роботу одновременно измерять температуру, давление, кислотность или щелочность, электропроводность и химический состав. Этот чип площадью всего в несколько квадратных миллиметров является первым, который объединил все эти датчики в одном крошечном корпусе. |
Конечно, такая продвинутая концепция потребовала бы еще нескольких лет работы, среди прочего, чтобы быть готовой к возможному будущему полету на ледяную Луну. В то же время, по мнению Шалера, роботы-плавунцы могут получить дальнейшее развитие, чтобы выполнять научную работу прямо у себя дома: поддерживать океанографические исследования или проводить важные измерения под полярными льдами. |
Калифорнийский технологический институт управляет Лабораторией лабораторных исследований (JPL) для НАСА. Проект JPL SWIM был поддержан в рамках первого и второго этапов финансирования по программе НАСА "Инновационные передовые концепции" (NIAC) в рамках Управления космических технологий агентства. Программа поддерживает дальновидные идеи в области освоения космоса и аэрокосмической промышленности, финансируя исследования на ранних стадиях для оценки технологий, которые могут преобразовать будущие миссии НАСА. Исследователи из правительства США, промышленности и научных кругов могут направлять свои предложения. |
Источник |
При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна
|