Η NASA περιγράφει το σχέδιο για την ανάπτυξη «κρυομποτ» σε παγωμένα φεγγάρια του Κρόνου και του Δία

By | December 27, 2023

Η NASA κατασκευάζει έναν οδικό χάρτη για ρομπότ που θα μπορούσαν να επισκεφθούν τους κόσμους των ωκεανών μέσω μελλοντικών διαστημικών αποστολών και να διαπεράσουν τα παχιά, παγωμένα κοχύλια του κόσμου για να εξερευνήσουν τις υπόγειες θάλασσες αναζητώντας ζωή.

Πρόσφατα, η διαστημική υπηρεσία αποκάλυψε τα αποτελέσματα ενός εργαστηρίου υπό την αιγίδα της NASA που πραγματοποιήθηκε τον Φεβρουάριο του 2023, στο οποίο επιστήμονες και μηχανικοί συναντήθηκαν για να συζητήσουν πιθανές ιδέες αποστολής «cryobot». Η ιδέα είναι να σπάσει το παγωμένο εξωτερικό των φεγγαριών του ηλιακού συστήματος, όπως Ζεύςτο φεγγάρι Ευρώπη ή το φεγγάρι του Κρόνου, Εγκέλαδος, και εκτόξευσε ένα ανιχνευτή που θα μπορούσε να εξερευνήσει τον υποκείμενο υγρό ωκεανό.

Η ιδέα του κρυομποτ που εξερευνήθηκε είναι μια εναλλακτική λύση στην απλή διάτρηση ενός κόσμου και περιλαμβάνει τη χρήση μιας κυλινδρικής συσκευής που αποστέλλεται από μια μητρική μονάδα στην επιφάνεια ενός παγωμένου ωκεάνιου κόσμου που μπορεί να λιώσει τον πάγο και επομένως να γλιστρήσει καθώς το νερό ρέει. γύρω σας και παγώνει ξανά .

Αυτοί οι ανιχνευτές, και αυτή η αποκαλούμενη τεχνική «θερμικής γεώτρησης», χρησιμοποιούνται σήμερα συνήθως για τη διερεύνηση παγετώνων και πολικών παγετώνων στη Γη, αλλά τα παγωμένα κελύφη κόσμων όπως η Ευρώπη και ο Εγκέλαδος είναι πιο κρύα και παχύτερα. Επιδεικνύουν επίσης πολύ λιγότερο προβλέψιμη συμπεριφορά.

Η μόχλευση των τρεχουσών εργασιών επίγειας θερμικής γεώτρησης σε εξωγήινα περιβάλλοντα μέσω κρυομποτ είναι το επίκεντρο των ερευνητών που υποστηρίζονται από τα προγράμματα Επιστημονικής Εξερεύνησης Υπόγειας Πρόσβασης για την Ευρώπη (SESAME) και Concepts for Ocean Worlds Life Detection Technology (COLDTech) εδώ και αρκετά χρόνια.

Σχετίζεται με: Φεγγάρια νερού-πάγου που θα μπορούσαν να φιλοξενήσουν ζωή (infographic)

Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, ωστόσο, η ανθρωπότητα έμαθε πολύ περισσότερα για τους καλυμμένους με πάγο κόσμους των ωκεανών, και έτσι το εργαστήριο, που πραγματοποιήθηκε στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια (Caltech), πρόσφερε στους επιστήμονες που συμμετείχαν σε αυτά τα έργα την ευκαιρία να συναντηθούν ξανά. εξελίξεις. λαμβάνονται υπόψη στην αρχιτεκτονική αποστολής του ρομπότ.

Για να βρεις ζωή, ακολούθησε το νερό

Η ζωή όπως την ξέρουμε εξαρτάται από πολλές βασικές ενώσεις, μόρια και στοιχεία, αλλά αναμφισβήτητα καμία δεν είναι τόσο ζωτική όσο το νερό.

Ως θεμελιώδες δομικό στοιχείο για τη ζωή εδώ στη Γη, είναι εύκολο να καταλάβουμε γιατί το νερό έχει γίνει το επίκεντρο των επιστημόνων που αναζητούν να αναζητήσουν ζωή σε άλλα μέρη του πλανήτη. ηλιακό σύστημα. Και παρόλο που έχουμε ανακαλύψει ότι το νερό είναι άφθονο στην αστρική αυλή μας (και ακόμη και πέρα), καμία ανακάλυψη δεν ήταν πιο δελεαστική αστροβιολόγοι παρά η ανακάλυψη ότι τα παγωμένα φεγγάρια του ηλιακού μας συστήματος φιλοξενούν τεράστιους ωκεανούς υγρού νερού.

Η ανακάλυψη ότι το άνυδρο τοπίο του Άρης όταν ξεχειλίσει από νερό προσφέρει την αδιαμφισβήτητα συναρπαστική ευκαιρία να ανακαλύψετε λείψανα της αρχαίας ζωής, αλλά τα ωκεάνια φεγγάρια όπως η Ευρώπη και ο Εγκέλαδος προσφέρουν την ευκαιρία να ανακαλύψουμε κόσμους που είναι επί του παρόντος κατοικήσιμοι και μπορεί ακόμη και να φιλοξενούν πραγματικά έμβια όντα στα νερά τους αυτή τη στιγμή. Αυτά τα ζωντανά όντα, αν και πιθανότατα μικροβιακά, θα ήταν επαναστατικό να βρεθούν.

Σύμφωνα με τη NASA, το εργαστήριο του Caltech οδήγησε στον εντοπισμό τεσσάρων βασικών πτυχών που θα πρέπει να ενημερώσουν τον οδικό χάρτη για την ανάπτυξη ενός ρομπότ που εξερευνά τον εξωγήινο υδάτινο κόσμο. Αυτές οι πτυχές ήταν η ενέργεια, η θερμική ικανότητα, η κινητικότητα και η επικοινωνία.

Ένα bot που μπορεί να βάλει τη θερμότητα υπό πίεση

Είναι σαφές ότι τα παγωμένα κελύφη των μουσών του ωκεανού κόσμου μας, πάχους χιλιομέτρων, θέτουν σημαντικές προκλήσεις σε αποστολές που αναζητούν ζωή. Αυτό σημαίνει ότι η καρδιά ενός ωκεάνιου κόσμου που εξερευνά το κρυομπότ θα χρειαζόταν ένα πυρηνικό σύστημα ενέργειας ικανό να παρέχει θερμότητα ικανό να λιώσει αυτά τα πολλά χιλιόμετρα πάγου – ένα σύστημα που εκτιμάται ότι χρειάζεται περίπου 10 κιλοβάτ (kW) ισχύος. Αυτό το σύστημα θα έπρεπε επίσης να ενσωματωθεί σε μια δομή που θα μπορούσε να επιβιώσει από την τεράστια πίεση αυτών των βαθιών εξωγήινων θαλασσών.

Υπάρχει κάποιο προβάδισμα στην ανάπτυξη ενός τέτοιου συστήματος, όσο περίπλοκο κι αν φαίνεται.

Το διαστημόπλοιο Cassini, το οποίο εξερεύνησε Κρόνος και τα φεγγάρια του πριν βουτήξουν στο γίγαντας αερίουΗ ατμόσφαιρα του πλανήτη το 2017 έφερε ένα σύστημα θερμικής ενέργειας ικανό να παράγει 14 kW – περισσότερη από την ενέργεια που απαιτείται για να λιώσει χιλιόμετρα πάγου. Επιπλέον, κατά τις δεκαετίες του 1960 και του 1970, οι Θερμοηλεκτρικές Γεννήτριες Ραδιοϊσοτόπων (RTG), οι οποίες πιθανότατα θα μπορούσαν να επιβιώσουν από τις πιέσεις των ωκεανών της Ευρώπης, αναπτύχθηκαν στον πυθμένα των ωκεανών εδώ στη Γη.

Αλλά το φουτουριστικό κρυομπότ δεν θα χρειαζόταν μόνο προστασία του περιβάλλοντος. θα πρέπει επίσης να προστατεύεται από τη θερμότητα που παράγει. Αυτό θα απαιτούσε ένα σύστημα θερμικής διαχείρισης που θα μπορούσε να διατηρήσει μια ασφαλή εσωτερική θερμοκρασία για το bot ενώ διανέμει θερμότητα στο περιβάλλον.

Ένας τρόπος για να γίνει αυτό, λένε οι επιστήμονες, είναι η χρήση δύο κυκλωμάτων ρευστού που αντλούνται ανεξάρτητα. Το ένα θα κυκλοφορούσε ένα εσωτερικό υγρό εργασίας μέσω καναλιών που είναι ενσωματωμένα στο δέρμα του ρομπότ και το άλλο θα κυκλοφορούσε λιωμένο παγωμένο νερό μεταξύ του κρυομπότ και του περιβάλλοντος περιβάλλοντος.

Μια εικόνα δείχνει παγωμένα νέφη που αναδύονται από το φεγγάρι του Κρόνου Εγκέλαδος.

Μια εικόνα δείχνει παγωμένα νέφη που αναδύονται από το φεγγάρι του Κρόνου Εγκέλαδος.

Αν και συστήματα σαν αυτό έχουν ήδη παραχθεί, χρειάζεται πολύ περισσότερη ανάπτυξη για να προετοιμαστούν για τα στρώματα πάγου της Ευρώπης ή του Εγκέλαδου.

Αυτά τα στρώματα πάγου μπορεί επίσης να περιέχουν ακαθαρσίες όπως πέτρες και αλάτι, στις οποίες ένα ρομπότ θα χρειαζόταν πρόσθετα συστήματα για να διεισδύσει. Αυτό μπορεί να γίνει μέσω μηχανικής κοπής, ανατίναξης αυτών των ακαθαρσιών με πίδακες νερού υψηλής πίεσης ή ακόμη και με συνδυασμό των δύο.

Φυσικά, ορισμένα εμπόδια, όπως μεγάλοι, συμπαγείς βράχοι, μπλοκ αλατιού, θύλακες νερού, ή ακόμα και τεράστια κενά σε αυτά τα παγωμένα κοχύλια, θα μπορούσαν να είναι ακίνητα με αυτές τις μεθόδους – έτσι ένα κρυομπότ θα πρέπει επίσης να μπορεί να πλοηγηθεί στο δρόμο του στο υπόγειο. ωκεανοί. Αυτό θα συνεπαγόταν την ενσωμάτωση ενός αισθητήρα που βλέπει προς τα κάτω για την παρατήρηση εμποδίων, καθώς και ενός συστήματος διεύθυνσης, τα οποία και τα δύο έχουν αναπτυχθεί στο παρελθόν αλλά δεν έχουν ακόμη ενσωματωθεί πλήρως σε κανένα είδος συστήματος εργασίας εδώ στη Γη.

Οι επιστήμονες θα πρέπει επίσης να βρουν τρόπους για να εντοπίζουν καλύτερα τα εμπόδια στα στρώματα πάγου πριν αναπτύξουν μια αποστολή για να επιβιβαστούν σε ένα παγωμένο ωκεάνιο φεγγάρι, κάτι που το εργαστήριο προσδιόρισε ως υψηλή προτεραιότητα. Το επόμενο Europa Clipper Η αποστολή, που έχει προγραμματιστεί να εκτοξευθεί το 2024 και να φτάσει στο παγωμένο φεγγάρι του Ιοβιανού της Ευρώπης το 2030, θα μπορούσε να είναι αναπόσπαστο μέρος αυτής της εργασίας διερεύνησης κινδύνων.

Σπάζοντας τον πάγο, αλλά όχι επικοινωνία

Τελευταίο αλλά εξίσου σημαντικό, η άλλη κύρια πτυχή της αποστολής του ρομπότ που συζητήθηκε στο εργαστήριο του Caltech ήταν ένα σύστημα επικοινωνίας που θα επέτρεπε τη μεταφορά ζωτικής σημασίας δεδομένων από έναν καθετήρα βαθιάς κατάδυσης και θαλάσσιας εξερεύνησης σε μια κεντρική μητρική μονάδα που βρίσκεται στην κορυφή του ο πάγος του στόχου. ωκεάνιους κόσμους.

Στη Γη, τα κρυομπότ το κάνουν αυτό χρησιμοποιώντας καλώδια οπτικών ινών, αλλά η ανάπτυξή τους μέσω πάγου σε έναν εξωγήινο κόσμο θα απαιτούσε να βεβαιωθείτε ότι ο πάγος δεν σπάει το καλώδιο. Αυτό είναι κάτι που θα ήταν ιδιαίτερα προκλητικό για το ενεργό στρώμα πάγου του Εγκέλαδου, το οποίο μπορεί να μετατοπιστεί και να κινηθεί καθώς λοφία ωκεάνιου υλικού εκρήγνυνται μέσω ρωγμών, εξαπλώνοντας βαθιά στον ωκεανό. ατμόσφαιρα του φεγγαριού.

Η Kate Craft του John Hopkins Applied Physics Laboratory (JPL) διερευνά πώς η διάτμηση πάγου σε ωκεάνια φεγγάρια θα μπορούσε να επηρεάσει ένα σύστημα επικοινωνιών που είναι ενσωματωμένο στον πάγο, ενώ άλλες ομάδες εξετάζουν μεθόδους μετάδοσης μη φυσικών δεδομένων, όπως η χρήση ραδιοσυχνοτήτων. , ακουστική και ακόμη και μαγνητικά πεδία για τη μετάδοση δεδομένων από τους ωκεανούς μέσω εξωγήινων πάγων στην επιφάνεια.

Σχετικές ιστορίες:

– Οι σεληνιακές σεισμοί θα μπορούσαν να «λιάσουν» τις επιφάνειες των παγωμένων φεγγαριών του Δία και του Κρόνου

— Ενδείξεις εξωγήινης ζωής μπορεί να υπάρχουν σε κατάγματα παγωμένων φεγγαριών γύρω από τον Δία και τον Κρόνο

– Μια γιγάντια σύγκρουση φεγγαριού μπορεί να προκάλεσε τους εμβληματικούς δακτυλίους του Κρόνου, προτείνει μια μελέτη

Ενώ αυτά ήταν τα τέσσερα βασικά στοιχεία των κρυομποτ εξερεύνησης του κόσμου των ωκεανών που συζητήθηκαν από τους σχεδόν 40 συμμετέχοντες σε αυτό το εργαστήριο, εξετάστηκαν και άλλα πράγματα, όπως όργανα που μπορούν να δειγματίσουν και να αναλύσουν τα συλλεγμένα υγρά, συστήματα αγκύρωσης πάγου για την προστασία μονάδων με βάση τον πάγο και επιφάνεια και υλικά για την επικάλυψη της επιφάνειας του κρυομποτ που δεν διαβρώνονται σε ξένα περιβάλλοντα.

Το συνολικό αποτέλεσμα της άσκησης σχεδιασμού αποστολής ήταν ότι υπάρχει πολλή δουλειά που πρέπει να γίνει, αλλά μια αποστολή κρυομποτ σε παγωμένους κόσμους στο ηλιακό σύστημα είναι εφικτή.

Τελικά, αυτό σημαίνει ότι η εύρεση ζωής σε άλλους κόσμους είναι πιο εύλογη από ποτέ.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *