Yksi Jupiterin neljästä kuusta olevasta Europa-pinnasta tekee valtavan vihollisen. Ensinnäkin, se on kääritty paksuun jääkuoreen, joka Jupiterin massiivisen painovoiman vetämällä on revitty suuriin kuiluihin. Sitten siellä on erittäin matala pintapaino ja tasaiset, liukkaat jääkanjonit. Mutta kaiken tuon jään alla ajatellaan, että Europallä on myös nestemerta, joka voi tukea elämää - mikä tekee siitä ensisijaisen kohteen seuraavalle syvälliselle aurinkokunnan tutkimukselle.
Asiaan liittyvä sisältö
- Kun ihmiset alkavat siirtää muihin planeettoihin, kenen pitäisi olla vastuussa?
- Todisteet keräävät Icy-geyserejä Eruptingista Europa-sivustolla
- Voimmeko pelastaa Marsin itsestämme?
Joten miten NASA selviää tästä petollisesta haasteesta? Se ei todellakaan voi lähettää pyörillä varustettua Roveria, kuten Sojourner, joka teki yhden jättiläisen harppauksen robottille, kun se ensimmäisen kerran kulki Marsin Ares Vallesin läpi vuonna 1996. Sen sijaan NASA pyrkii poistamaan nämä kerran vallankumoukselliset pyörät ja kuvittelemaan, kuinka seuraava sukupolvi robotteja tutkii asteroideja ja aurinkokunnan jäykkiä ulkomaailmia seuraavien vuosikymmenien aikana.
Kirjoita: LEMUR.
Tällä hetkellä seuraavan sukupolven rover, joka painaa tällä hetkellä noin 75 kiloa, on murto-osa Marsin uteliaisuudesta, joka tarkistaa melkein tonnin. Pelkästään sen koko ulottuu robottikyvyn rajoja - mutta jos se koskaan otetaan käyttöön, sen on tehtävä enemmän. Pint-kokoisen roverin on kestettävä villisti äärimmäisiä lämpötiloja ja magneettisia olosuhteita; selata mitä tahansa pintaa; ja tee se tarpeeksi kauan kerätäksesi merkityksellistä tietoa joidenkin kaikkien aikojen kevyimpien, älykkäimpien avaruustieteen välineiden kanssa.
Onko se tehtävä?
Kolme NASA: n Mars-moottoripolven sukupolvea vuodesta 1997 vuoteen 2012, valokuvannut Mars Yardin sisällä Jet Propulsion Lab -laitteessa Pasadena, Kalifornia: lennon varaosa Sojournerille (edessä), Mars Exploration Rover Project -testausalusta (vasen) ja Curiosity Test Rover (oikea) . (NASA / JPL-Caltech) On totta, että robotti LEMUR - lyhenne sanalle ”raajoitettu kiertyvä mekaaninen hyötyrobotti” - ei ole niin söpö kuin Dreamworksin Madagaskarin suosima laajasilmäinen, pörröinen pyrstölaji . Pikemminkin, robotti saa nimensä todellisen nisäkkään keskinkertaisuudesta. Alun perin suunniteltu korjausrobotiksi miehitetyissä kuunoperaatioissa, rover on suunniteltu uudelleen kanjonien ja luolien pystysuorien ja käänteisten pintojen mikrotutkimusta varten.
”[Lemurit] käyttävät sekä käsiään että jalkojaan liikkuvuuteen ja manipulointiin”, kertoo Aaron Parness, NASA: n Jet Propulsion Laboratoryn (JPL) äärimmäisen ympäristön robottiryhmän johtaja. "Vaikka robotillamme ei ole erillisiä käsiä ja jalkoja, se muistuttaa apinaa tai maitoa siinä mielessä, että se voi käyttää jalkojaan asioiden tekemiseen paljon tehokkaammin kuin ihmiset voivat."
Varmistaakseen, että robotti voi liikkua jopa vieraissa ympäristöissä kuin Marsissa, Parness-ryhmä on luonut ns. Kimerobotin: robotin, joka hyödyntää monien erilaisten maaeläinten kykyjä. LEMUR, joka ulottuu raajoihinsa ja melamaisiin jalkoihinsa, herättää hämähäkin tai meritävän käyttämällä lisäyksensä avulla hiipiä ja tarttua kiintoihin pintoihin.
Robotin neljällä raadalla on vaihdettavat pyöreät ”jalat”, jotka voidaan vaihtaa kiinnityksiin, joilla on eri toiminnot, Sveitsin armeijan veitsetyyliset, jotta se auttaa kulkemaan monenlaisia pintoja. Kalliokiipeilyjalkoissa on sarja pieniä, partakoneen teräviä teräskoukkuja, joita kutsutaan mikrospiineiksi ja jotka pitävät kiven karkeat pinnat riittävän tiukasti, jotta yksi jalka voi pitää robotin koko painon. Sileille pinnoille, kuten avaruusasemien tai satelliittien ulkoreunat, LEMUR kiinnittyy itsensä gekkomaisilla tarttuvilla jaloilla.
Äskettäin tutkijat veivät yhden LEMURin ”käsistä” Antarktiseen testatakseen uutta ja mahdollisesti tärkeätä lisälaitetta: ruuvimaisia jääporaa. Kun Parness ja hänen tiiminsä ovat valmiita testaamaan laitteistoaan, he ”etsivät vaikeimpia paikkoja, joita voimme löytää”, Parness sanoi. ”Meidän on löydettävä oikea tasapaino oikean ympäristön pitämisen välillä, mutta myös sen, ettei olemme niin kaukana, että on hullu kallista ja mahdotonta päästä joukkuetta sinne. Etelämanner oli sen aivan reunalla. ”
He kutsuivat sen tekemään Aaron Curtiksen, joka on maantieteelliseksi kääntyneestä vulkanologista kääntynyt robotti, joka on viettänyt useita kesiä kaukaisella eteläisellä mantereella ja indeksoinut jäisen tunnelin ympärille, jonka Erebus-vuori on muodostanut, maan eteläisin aktiivinen tulivuori. Keskimääräisten kesälämpötilojen ollessa laskien -22 asteeseen Fahrenheit, tulivuori, sen luomat jäänmuodostumat ja sen seisova laavajärvi edustavat kohtuullista välitysolosuhdetta olosuhteille, joita jalkainen rover voi kohdata jäisillä kuukausilla, kuten Europa tai Enceladus.
Aaron Curtis matkusti viime joulukuussa Antarktille, missä hän testasi robotteja ja instrumentteja, jotka on suunniteltu jäisille maailmoille, kuten Europa. (Nial Peters) Tutkimuskumppanina Mount Erebusin tulivuoritarkkailukeskukseen kuuden viimeisen seitsemän vuoden aikana, Curtis kartoitti tulivuoria ympäröivän jään topografian. Hänen erityiset mielenkiintonsa olivat pinnan alla, luolissa ja tunneleissa sulanut jään kaasut pakenevat tulivuoren halkeamia. Paikkojen löytäminen, joissa ulkopuolelle kytketyt tunnelit oli joskus yhtä helppoa kuin torjuvien “jääpiipun” löytäminen, metriä korkeat, kaasun päästäessä muodostetut rakenteet. Muina aikoina se tarkoitti luolan sisäänkäyntien löytämistä pudottamalla moottorikelkka vahingossa maahan peitettyyn reikään.
Vietettyään neljä vuotta yhden luolan kartoittamiseksi kolmiulotteisessa tilassa tarkkailla sen muutoksia ajan myötä, Curtis joutui toistuvasti kohtaamaan samat haasteet yhä uudelleen. Ensinnäkin hänen tiiminsä ei päässyt tietyille alueille, koska ne olivat liian myrkyllisiä ihmisten etsinnälle. Toiseksi he pelkäsivät, että heidän ihmisen läsnäolonsa voisivat vahingossa saastuttaa harvinaisen ympäristön tuotujen mikrobien avulla. Nämä kaksi huolenaihetta saivat hänet pohtimaan robottien etsijöiden hyödyllisyyttä.
"Jos meillä olisi robotti, joka voisi kiertää jäällä, voisimme tutkia mikrobisesti herkkiä ja kaasulla täytettyjä luolia", Curtis sanoo. Hänen oma jään robottihuijauksensa päätyi sopimaan hyvin JPL: ssä jo käynnissä olevaan työhön, johon hän liittyi viime lokakuussa robotistina.
Vaikuttaa siltä, että mikrospiineillä on vain silppuaa jäätä sen sijaan, että tarttuisit niihin, koska lisälaite on suunniteltu puristamaan selkänojat kallion päälle hankkimiseksi. Joten Curtis suunnitteli liitetiedoston, joka käytti pieniä porakoneita kaivaakseen jäistä pintaa.
Alkuperäinen muotoilu tukkiutui jään kanssa, Curtis sanoo, joten hän kääntyi joihinkin ihmisiin, jotka ihmisen jään harrastajat luottavat elämäänsä: hyllyyn myymättömiin jääruuveihin. Ne ovat onttoja, joiden avulla jää voi kulkea sen sijaan, että muodostuisi porauspään taakse, ja antaisi myös LEMURille mahdollisuuden tuottaa ja kerätä jäänäytteitä, kun se hiipii hitaasti pitkin.
Seuraavat jäämaailmakokeet tapahtuvat todennäköisesti Washingtonin Rainier-vuoren huipulla oleville jäätiköille - täydellä LEMUR-rungolla eikä pelkästään erillisellä jalkakiinnityksellä. Mutta Parness sanoi, että kyky testata näytteenottokykyä korostaa myös toista keskeistä tavoitetta koko kehitysprosessissa.
"Kenttätestauksella yritämme aina saavuttaa kaksi tavoitetta: esitellä tekniikoita tulevaa käyttöä varten, mutta myös tehdä tarkoituksenmukaista tiedettä kyseisessä paikassa", hän sanoo. Toisin sanoen, paitsi LEMUR-testit auttavat meitä ymmärtämään lopulta kryovolkaanit muissa elimissä; "Tämä hyödyttää meitä myös maan päällä", Parness sanoo.
LEMUR harjoittaa harjoitusta Aaron Parnessin laboratoriossa JPL: ssä äskettäisen koekäytön aikana. (NASA / JPL-Caltech) Yli 35 vuoden ajan Penelope Boston on etsinyt mikrobielämää ja sen indikaattoreita äärimmäisissä ympäristöissä, kuten rikkihapolla kastetussa Cueva de Villa Luzissa Tabascon Meksikossa. Boston suunnitteli Parnessia entisessä tehtävässään luola- ja karstututkimuksen johtajana New Mexico Mining and Technology -instituutissa, jossa hän tutki maanalaisten luolien ja uppoaukkojen ikääntymis- ja eroosioprosesseja. ja kuinka etsiä sitä.
"Olen auttanut Aaronin joukkuetta ymmärtämään, mitä hienovaraisia vihjeitä voi olla, jotka voivat viitata LEMURin tutkittavaksi mahdollisiin kiinnostaviin mikrobien tai mineraalien talletuksiin", sanoi Boston, joka johtaa nyt NASAn Astrobiologiainstituuttia, sähköpostitse.
Hän lisäsi, että mahdollisuuksien valikko on malleja, jotka jätetään biologisissa prosesseissa kivimuodostelmiin tai niiden päälle, kuten pintakuviot, jotka osoittavat, että mikro-organismit ovat olleet työssä muuttamassa kallioperää tai mineraaliesiintymää. Maapallolla sellaisia todisteita on olemassa paikoissa, kuten Lechugilla-luola New Mexico, jossa rikkiä, rautaa ja mangaania syövien bakteerien uskotaan osallistuneen luolien ja näyttävien kivimuodostelmien muotoiluun.
Mikrobielämän jättämät vihjeet eivät yleensä ole niin ilmeisiä. Mutta testaamalla erilaisia instrumentteja sekä elävissä että fossiilisissa mikrobijäännöksissä, LEMURin kaltaiset robotit voivat valaista paremmin kuinka nämä mikrobit elivät, muovasivat ympäristöään ja kuolivat.
Osa haastetta on varmistaa, että työkalut ovat riittävän pieniä liikkuvuudeksi. Joten laitteiston testaamisen lisäksi Parness ja hänen tiiminsä ovat työskennelleet yliopistopartnerien kanssa kehittääkseen pienoiskoossa olevia kaukohavainto- ja -analyysivälineitä. Ajatuksena on, että LEMUR voisi käyttää niitä vatsallaan tai kuin reppu, kartoittaa luola tai maasto 3D: ssä lidarin avulla, kaasukromatografiaan, orgaanisten ja hiilirikasten molekyylien etsimiseen pienellä lähi-infrapunaspektrometrillä.
"[Aaron] Parness -ryhmä tutkii mahdollisuuksia saada LEMUR malleihin tunnistuksella ja koneoppimisella auttaakseen häntä näkemään ihmisenä", Boston sanoi. "Paleobiologia voi usein olla erittäin hienovaraista ja hienovaraista. Parannetut visuaaliset ja tulkkausominaisuudet, jotka robotit voivat tuoda pöytään, ovat mahdollisesti erittäin tehokkaita työkaluja, joiden avulla pystymme näkemään ja ymmärtämään paleobiologiaa paremmin."
JPL: n tutkijatohtori Aaron Curtis Antarktiksen huipulla. Erebus, maan eteläisin aktiivinen tulivuori. (Dylan Taylor) Valkoisen talon ehdotetun liittovaltion talousarvion puitteissa asteroidien uudelleenohjausoperaation rahoitus - ohjelma, jossa LEMURia käytetään todennäköisimmin - poistuisi. Parnessia ja hänen tiiminsä on kuitenkin kehotettu jatkamaan työtään LEMUR: n parissa. Parness palaa vuoden 2017 lopulla takaisin Titus Canyonin alueelle Kuoleman laaksoon, missä hän on aiemmin testannut LEMURia, pysähtyen laavaputkien avulla New Mexicoon kesäisin.
Siellä 500 miljoonan vuoden ikäiset kivettyneet levät ovat analogisena potentiaalisille muinaisjäännöksille muualla - mutta insinöörien on varmistettava, että LEMUR näkee ne. "Jos yritämme etsiä elämää Marsin tai muiden planeettojen kallioseiniltä, meidän pitäisi etsiä vanhimmat jäljet elämästä Maapallolla ja testata instrumentit siellä", Parness sanoo. "Jos emme pysty havaitsemaan elämää omalla planeetallamme, mikä antaa meille luottamusta siihen, että voisimme löytää sen vanhemmasta, ankarammasta näytteestä?"
