L'artiglio robotico è uno dei nuovi strumenti innovativi sviluppati nella LRD per studiare i mondi oceanici ghiacciati, come l'Europa.
Ti piacerebbe tentare la fortuna nella pesca sul ghiaccio sul satellite di Jupiter Europe? Non vi è alcuna garanzia che catturerete qualcosa, ma una nuova serie di prototipi robotici fornirà un aiuto insostituibile.
Dal 2015, il Jet Propulsion Laboratory (LRD) della NASA a Pasadena (California) ha sviluppato nuove tecnologie da utilizzare nelle future missioni sui pianeti oceanici. L'elenco include: una sonda sotterranea (capace di sfondare il ghiaccio e raccogliere campioni), braccia robotiche (che si girano per raggiungere oggetti distanti) e un lanciatore (per campioni anche più distanti).
Tutte queste tecnologie sono state sviluppate entro i confini dello studio della mobilità e del rilevamento dei mondi oceanici. Ogni prototipo si concentra sull'estrazione di campioni dalla superficie o al di sotto della superficie della luna ghiacciata.
"In futuro, vogliamo rispondere se c'è vita sui satelliti dei pianeti esterni: Europa, Encelado e Titano", ha detto Tom Kvik, che dirige il programma Aircraft Space Technologies. - "È importante identificare i sistemi specifici che dobbiamo costruire ora, in modo che in 10-15 anni siano pronti per l'uso su un veicolo spaziale."
I sistemi dovranno immergersi in condizioni estreme. La temperatura può scendere fino a -100 ° C. Le ruote del rover scivoleranno sul ghiaccio, assomigliando alla sabbia, e la superficie dell'Europa è anche generosamente condita con radiazioni. "Ci sono molti problemi ad aspettarci, quindi dobbiamo soddisfare i severi requisiti di protezione planetaria", ha dichiarato Hari Nayar, a capo del gruppo di robotica. "Il sogno ultimo è immergersi in profondità negli oceani sotterranei. Ma questo richiede nuove tecnologie che non sono ancora disponibili. "
Brian Wilcox (ingegnere progettista della LRD) è stato in grado di sviluppare un prototipo basato su "sonde di fusione" utilizzate sulla Terra. Dalla fine degli anni '60, sono stati usati per sciogliere la neve e il ghiaccio per studiare le aree sottosuperficiali.
L'unico problema è che usano il calore in modo inefficiente. La corteccia dell'Europa può avere uno spessore di 10-20 km, quindi se la sonda non impara a controllare la sua energia, si congela prima di raggiungere l'obiettivo.
Wilcox ha avuto una nuova idea: una capsula isolata sottovuoto (che ricorda il principio di un thermos). Invece di irradiare calore, manterrà l'energia con un pezzo di plutonio termico quando la sonda viene immersa nel ghiaccio.
La lama rotante sul fondo della sonda ruota lentamente e taglia il ghiaccio. In tal modo, raccoglierà i trucioli di ghiaccio nel corpo della sonda, dove viene fuso dal plutonio e pompato dietro l'apparato. La rimozione del ghiaccio garantisce che la sonda non incontri ostacoli. L'acqua ghiacciata può anche essere inviata attraverso una serpentina di tubo di alluminio e drenare in superficie. I campioni d'acqua possono essere controllati per i bio-segnali. "Riteniamo che le lastre che scorrono sul ghiaccio si trovino nella crosta ghiacciata dell'Europa", afferma Wilcox. "Queste correnti vomitano materiale dall'oceano sottostante. Mentre la sonda crea un tunnel, quest'acqua potrebbe contenere biosegnali ".
Per garantire l'assenza di microbi terrestri, la sonda si riscalda fino a 482 ° C durante un volo su un veicolo spaziale. Questo dovrebbe distruggere tutti gli organismi residui e decomporre complesse molecole organiche che possono influenzare i risultati scientifici.
Maggiore estensione
I ricercatori hanno anche esaminato la possibilità di utilizzare i bracci robotici, necessari per ottenere campioni. Su Marte, gli atterraggi della NASA non sono mai andati oltre i 2-2,5 metri dalla base. Per maggiore distanza, è necessario creare un braccio più lungo.
Una delle idee è una leva pieghevole. Il braccio schierato può raggiungere i 10 metri, mentre per obiettivi più distanti è stato sviluppato un lanciatore con proiettili, in grado di sparare fino a una distanza di 50 metri
Le mani e il lanciatore possono essere usati in congiunzione con il sequestro del ghiaccio. All'artiglio è possibile collegare un trapano diamantato. Se gli scienziati vogliono ottenere campioni intatti, è necessario perforare fino a 20 cm di superficie ghiacciata. Questo strato deve proteggere le molecole complesse dalla radiazione di Giove.
Dopo lo schieramento di una freccia o un lanciatore per un proiettile, l'artiglio può essere riparato, usando perni riscaldati che si sciolgono nel ghiaccio e rafforzano la presa. Ciò garantisce che il trapano possa penetrare e raccogliere campioni.
Ruote per un cryo-rover
A luglio, la NASA celebrerà l'eredità ventennale dei rover che viaggiano attraverso il deserto marziano. Ma per un viaggio nel gelido satellite è necessario un ammodernamento.
Encelado ha crepe che vomitano gas e getti di ghiaccio. Diventerebbero i principali obiettivi scientifici, ma il materiale che li circonda è probabilmente diverso dal ghiaccio terrestre. I test hanno dimostrato che il ghiaccio granulato in condizioni criogeniche e di vuoto assomiglia a dune di sabbia, con grani sciolti che aspirano nelle ruote. I ricercatori della LRD si sono rivolti a progetti che erano stati precedentemente utilizzati per spostarsi sulla superficie della luna. Hanno testato ruote commerciali leggere montate su un'imbracatura utilizzata in numerose missioni.
In prospettiva
Prototipi ed esperimenti sono solo dei punti di partenza. Con lo studio delle strutture oceaniche, gli scienziati valuteranno se queste invenzioni possano essere migliorate al massimo. In definitiva, la ricerca può portare all'emergere di tecnologie in grado di dirigersi verso un sistema solare esterno.
