Die Roboterklaue ist eines der neuen innovativen Werkzeuge, die im LRD entwickelt wurden, um die eisigen Ozeanwelten wie Europa zu untersuchen.
Möchten Sie Ihr Glück beim Eisfischen auf dem Satelliten Jupiter Europe versuchen? Es gibt keine Garantie, dass Sie etwas erwischen, aber ein neuer Satz von Roboter-Prototypen wird unersetzliche Hilfe leisten.
Seit 2015 entwickelt das Jet Propulsion Laboratory (LRD) der NASA in Pasadena (Kalifornien) neue Technologien für zukünftige Missionen auf ozeanischen Planeten. Die Liste enthält: eine unterirdische Sonde (die in der Lage ist, Eis zu durchbrechen und Proben zu sammeln), Roboterarme (die sich umdrehen, um zu entfernten Objekten zu gelangen) und einen Träger (für noch weiter entfernte Proben).
Alle diese Technologien wurden im Rahmen der Erforschung der Mobilität und der Wahrnehmung der ozeanischen Welten entwickelt. Jeder Prototyp konzentriert sich auf die Entnahme von Proben von der Oberfläche oder unterhalb der Oberfläche des Eismonds.
"In Zukunft wollen wir beantworten, ob es Leben auf den Satelliten der äußeren Planeten gibt: Europa, Enceladus und Titan", sagte Tom Kvik, der das Programm für Flugzeug-Raumfahrttechnologien leitet. - "Es ist wichtig, die spezifischen Systeme zu identifizieren, die wir jetzt bauen müssen, damit sie in 10-15 Jahren für den Einsatz auf einem Raumschiff bereit sind."
Systeme müssen in extreme Bedingungen eintauchen. Die Temperatur kann auf -100 ° C fallen. Die Räder des Rovers gleiten sandähnlich auf dem Eis, und auch die Oberfläche Europas ist großzügig mit Strahlung gewürzt. "Es gibt eine Menge Probleme, die auf uns warten, daher müssen wir die strengen Anforderungen an den Planetenschutz erfüllen", sagte Hari Nayar, der die Robotikgruppe leitet. „Der ultimative Traum ist es, tief in die unterirdischen Ozeane einzutauchen. Dies erfordert jedoch neue Technologien, die noch nicht verfügbar sind. “
Brian Wilcox (Konstrukteur des LRD) konnte einen Prototyp entwickeln, der auf den auf der Erde verwendeten „Schmelzsonden“ basiert. Seit den späten 1960er Jahren werden sie zum Schmelzen von Schnee und Eis verwendet, um unterirdische Bereiche zu untersuchen.
Das einzige Problem ist, dass sie Wärme ineffizient nutzen. Die Rinde Europas kann 10 bis 20 km dick sein. Wenn die Sonde also nicht lernt, ihre Energie zu kontrollieren, friert sie ein, bevor sie das Ziel erreicht.
Wilcox hatte eine neue Idee: eine vakuumisolierte Kapsel (erinnert an das Prinzip einer Thermoskanne). Anstatt Wärme abzustrahlen, speichert es die Energie mit einem Stück thermischem Plutonium, wenn die Sonde in Eis eingetaucht ist.
Das rotierende Sägeblatt am Boden der Sonde dreht sich langsam und schneidet durch das Eis. Dabei sammelt er Eisspäne zurück in den Körper der Sonde, wo sie durch Plutonium geschmolzen und hinter dem Gerät abgepumpt werden. Durch Entfernen des Eises wird sichergestellt, dass die Sonde nicht auf Hindernisse trifft. Eiswasser kann auch durch eine Spule aus Aluminiumrohr geleitet und an die Oberfläche abgelassen werden. Wasserproben können auf Biosignale überprüft werden. „Wir glauben, dass sich Eisplatten in der gefrorenen Kruste Europas befinden“, sagt Wilcox. „Diese Ströme speien Material aus dem Ozean. Da die Sonde einen Tunnel bildet, kann dieses Wasser Biosignale enthalten. “
Um die Abwesenheit von terrestrischen Mikroben zu gewährleisten, erwärmt sich die Sonde während eines Fluges auf einem Raumfahrzeug auf 482 ° C. Dies sollte alle verbleibenden Organismen zerstören und komplexe organische Moleküle zersetzen, die die wissenschaftlichen Ergebnisse beeinflussen können.
Längere Abdeckung
Die Forscher untersuchten auch die Möglichkeit der Verwendung von Roboterarmen, die für die Entnahme von Proben erforderlich sind. Auf dem Mars gingen die Landungen der NASA nie weiter als 2 bis 2,5 Meter von der Basis entfernt. Für eine größere Entfernung müssen Sie einen längeren Arm erstellen.
Eine der Ideen ist ein klappbarer Schusshebel. Der eingesetzte Arm kann fast 10 Meter erreichen.Für weiter entfernte Ziele wurde ein Werfer mit Projektilen entwickelt, der in der Lage ist, aus einer Entfernung von bis zu 50 Metern zu schießen.
Hände und Launcher können in Verbindung mit dem Festfressen von Eis verwendet werden. An der Kralle kann ein Diamantbohrer befestigt werden. Wenn Wissenschaftler intakte Proben erhalten möchten, müssen Sie bis zu 20 cm Eisfläche stanzen. Diese Schicht muss komplexe Moleküle vor der Strahlung des Jupiters schützen.
Nach dem Entfalten eines Pfeils oder eines Werfers für ein Projektil kann die Klaue mit erhitzten Stiften befestigt werden, die im Eis schmelzen und den Griff stärken. Dies stellt sicher, dass der Bohrer Proben durchdringen und sammeln kann.
Räder für Kryo-Rover
Im Juli wird die NASA das 20-jährige Erbe von Rovern feiern, die durch die Marswüste reisen. Aber für eine Reise zum eisigen Satelliten muss modernisiert werden.
Enceladus hat Risse, die Gas- und Eisstrahlen speien. Sie würden die wichtigsten wissenschaftlichen Ziele sein, aber das Material um sie herum unterscheidet sich wahrscheinlich vom terrestrischen Eis. Tests haben gezeigt, dass granuliertes Eis unter Tieftemperatur- und Vakuumbedingungen Sanddünen ähnelt, wobei lose Körner die Räder einsaugen. Die LRD-Forscher wandten sich Projekten zu, die zuvor verwendet wurden, um sich über die Mondoberfläche zu bewegen. Sie testeten leichte, handelsübliche Räder, die an einem Gurt befestigt waren, der in einer Reihe von Einsätzen eingesetzt wurde.
In der Zukunft
Prototypen und Experimente sind nur Ansatzpunkte. Bei der Untersuchung von Ozeanstrukturen werden Wissenschaftler prüfen, ob diese Erfindungen maximal verbessert werden können. Letztendlich kann die Forschung zur Entstehung von Technologien führen, die auf ein externes Sonnensystem zusteuern können.
