NASA menguji alat-alat es robot

5 Eksperimen MENGERIKAN Yang Pernah Dilakukan Oleh Manusia (Juni 2019).

Anonim

Ingin memancing es di Europa bulan Jupiter? Tidak ada yang menjanjikan Anda akan menangkap apa pun, tetapi satu set prototipe robot baru bisa membantu.

Sejak 2015, Jet Propulsion Laboratory NASA di Pasadena, California, telah mengembangkan teknologi baru untuk digunakan dalam misi masa depan ke dunia samudra. Itu termasuk probe bawah permukaan yang bisa menggali melalui mil es, mengambil sampel di sepanjang jalan; lengan robot yang terbuka untuk menjangkau benda-benda yang jauh; dan peluncur proyektil untuk sampel yang lebih jauh.

Semua teknologi ini dikembangkan sebagai bagian dari Ocean Worlds Mobility and Sensing study, sebuah proyek penelitian yang didanai oleh Direktorat Misi Teknologi Luar Angkasa NASA di Washington. Setiap prototipe berfokus pada pengambilan sampel dari permukaan — atau di bawah permukaan — dari bulan yang dingin.

"Di masa depan, kami ingin menjawab pertanyaan apakah ada kehidupan di bulan planet luar — di Europa, Enceladus dan Titan, " kata Tom Cwik, yang memimpin Program Teknologi Luar Angkasa JPL. "Kami bekerja dengan Kantor Pusat NASA untuk mengidentifikasi sistem spesifik yang perlu kami bangun sekarang, sehingga dalam 10 atau 15 tahun, mereka bisa siap untuk pesawat ruang angkasa."

Sistem-sistem itu akan menghadapi berbagai lingkungan yang menantang. Suhu bisa mencapai ratusan derajat di bawah titik beku. Roda Rover mungkin melintasi es yang berperilaku seperti pasir. Di Europa, permukaannya dimandikan dengan radiasi.

"Sistem robot akan menghadapi suhu cryogenic dan medan yang berat dan harus memenuhi persyaratan perlindungan planet yang ketat, " kata Hari Nayar, yang memimpin kelompok robotika yang mengawasi penelitian. "Salah satu tempat paling menarik yang bisa kita tuju adalah jauh ke dalam samudra bawah permukaan — tetapi hal itu membutuhkan teknologi baru yang belum ada."

Brian Wilcox, seorang rekan insinyur di JPL, merancang prototipe yang terinspirasi oleh apa yang disebut "probe leleh" yang digunakan di sini di Bumi. Sejak akhir 1960-an, probe ini telah digunakan untuk mencair melalui salju dan es untuk menjelajahi daerah bawah permukaan.

Masalahnya adalah mereka menggunakan panas secara tidak efisien. Kerak Europa bisa menjadi 6, 2 mil dalam atau bisa 12, 4 mil dalam (10 hingga 20 kilometer); probe yang tidak mengatur energinya akan mendingin hingga berhenti membeku di es.

Wilcox berinovasi ide yang berbeda: sebuah kapsul terisolasi oleh vakum, dengan cara yang sama botol termos diisolasi. Alih-alih memancarkan panas ke luar, itu akan mempertahankan energi dari sepotong sumber panas plutonium saat probe tenggelam ke dalam es.

Sebuah gergaji yang berputar di bagian bawah probe perlahan akan berubah dan memotong es. Karena itu, ia akan melemparkan serpihan es kembali ke dalam tubuh probe, di mana mereka akan dilelehkan oleh plutonium dan dipompa keluar di belakangnya.

Melepaskan keripik es akan memastikan bahwa alat bor terus melalui es tanpa hambatan. Air es juga bisa diambil sampelnya dan dikirim melalui tabung aluminium ke pendarat di permukaan. Sesampai di sana, sampel air dapat diperiksa untuk biosignatures.

"Kami pikir ada es seperti gletser mengalir jauh di dalam kerak beku Europa, " kata Wilcox. "Aliran-alur itu mengaduk material dari lautan di bawah. Saat terowongan ini masuk ke dalam kerak, itu bisa menjadi perairan sampling yang mungkin mengandung biosignatures, jika ada."

Untuk memastikan tidak ada mikroba Bumi yang menumpang, wahana itu akan memanaskan dirinya sendiri hingga lebih dari 900 derajat Fahrenheit (482 derajat Celcius) selama pelayarannya di pesawat ruang angkasa. Itu akan membunuh organisme residu dan menguraikan molekul organik kompleks yang dapat mempengaruhi hasil sains.

Jangkauan lebih panjang

Para peneliti juga melihat penggunaan lengan robotik, yang penting untuk mencapai sampel dari pendarat atau penemu. Di Mars, pendarat NASA tidak pernah melampaui 6, 5 hingga 8 kaki (2 hingga 2, 5 meter) dari basis mereka. Untuk jangkauan yang lebih panjang, Anda perlu membangun lengan yang lebih panjang.

Lengan melipat lipat adalah salah satu ide yang meluap di JPL. Tanpa lipatan, lengan bisa memanjang hampir 33 kaki (10 meter). Para ilmuwan tidak tahu sampel mana yang akan menarik begitu pendarat menyentuh, jadi jangkauan yang lebih panjang bisa memberi mereka lebih banyak pilihan.

Untuk target yang lebih jauh, peluncur proyektil dikembangkan yang dapat menembakkan mekanisme pengambilan sampel hingga 164 kaki (50 meter).

Kedua lengan dan peluncur bisa digunakan bersamaan dengan cakar yang mencengkeram es. Cakar ini suatu hari nanti bisa memiliki bor coring yang melekat padanya; Jika para ilmuwan menginginkan sampel murni, mereka harus menggali hingga delapan inci (sekitar 20 sentimeter) es permukaan Europa, yang diduga melindungi molekul kompleks dari radiasi Jupiter.

Setelah penyebaran dari lengan boom atau peluncur proyektil, cakar itu bisa menambatkan dirinya sendiri dengan menggunakan garpu panas yang meleleh ke dalam es dan mengamankan cengkeramannya. Itu memastikan bahwa sedikit bor mampu menembus dan mengumpulkan sampel.

Roda untuk cryo-rover

Pada bulan Juli, NASA akan menandai 20 tahun peninggalan penunggang kuda yang melintasi padang pasir Mars, kembali ke pendaratan Mars Pathfinder pada 4 Juli 1997, dengan mobil Sojourner-nya.

Tetapi membangun sebuah rover untuk bulan yang dingin akan membutuhkan pemikiran ulang.

Tempat-tempat seperti bulan Saturnus Enceladus memiliki celah-celah yang menyemburkan pancaran gas dan material dingin dari bawah permukaan. Mereka akan menjadi target sains utama, tetapi materi di sekitar mereka cenderung berbeda dari es di Bumi.

Sebaliknya, tes telah menemukan bahwa es granular dalam kondisi kriogenik dan vakum berperilaku lebih seperti bukit pasir, dengan biji-bijian longgar yang dapat diserap roda. Peneliti JPL beralih ke desain yang pertama kali diusulkan untuk merangkak di permukaan bulan. Mereka menguji roda komersial ringan yang dipasang pada sistem suspensi rocker bogey yang telah digunakan pada sejumlah misi yang dipimpin JPL.

Langkah selanjutnya

Masing-masing prototipe dan percobaan yang dilakukan dengan mereka hanyalah titik awal. Dengan studi dunia samudera yang lengkap, para peneliti sekarang akan mempertimbangkan apakah penemuan ini dapat lebih disempurnakan. Tahap kedua pembangunan sedang dipertimbangkan oleh NASA. Upaya-upaya itu akhirnya bisa menghasilkan teknologi yang mungkin terbang pada misi masa depan ke tata surya bagian luar.

menu
menu