Marsgrotten verkennen en 'broodkruimels' achterlaten

[univers]

Dit is een artistieke weergave van kleine autonome rovers in een oude lavabuis op Mars. Onderzoekers van de Universiteit van Arizona hebben een nieuw systeem van dergelijke rovers ontwikkeld voor het verkennen van Mars-grotten of lavabuizen. Net als in het sprookje Hans en Grietje lieten ze "broodkruimels" - communicatieknooppunten - achter om contact met elkaar en een moederrover aan de oppervlakte te behouden. Afbeelding via John Fowler/ Wikimedia Commons/ Mark Tarbell/ Wolfgang Fink/ The University of Arizona .

Toekomstige astronauten op Mars zouden grotten of lavabuizen als habitat kunnen gebruiken. Ze zouden beschutting kunnen bieden tegen de barre omstandigheden aan de oppervlakte, met name de intense straling. Op 1 maart 2023 zeiden onderzoekers van de Universiteit van Arizona dat ze een nieuwe technologie hebben ontwikkeld waarmee kleine autonome roversrobots grotten op Mars kunnen gaan verkennen. De rovers – geïnspireerd door het sprookje Hans en Grietje – zouden hightech “broodkruimels” laten vallen om hun weg te vinden.

In dit geval zouden de "broodkruimels" miniatuursensoren zijn, die de robots in de grotten zouden inzetten om hun omgeving te bewaken en met elkaar in contact te blijven. Op deze manier konden ze zoeken naar geschikte ondergrondse plekken voor toekomstige astronauten om te wonen en te werken.

Het tijdschrift Advances in Space Research publiceerde op 11 februari 2023 de collegiaal getoetste details van de voorgestelde nieuwe technologie als pre-proof .

Marsgrotten verkennen, met inspiratie van Hans en Grietje
De huidige rovers zijn te groot om gemakkelijk grotten te verkennen. Een zwerm kleinere robots zou dat echter wel kunnen, en ingenieurs zouden ze precies voor dat doel ontwerpen. Ook zouden ze in die donkere ondergrondse omgevingen in staat moeten zijn om hun omgeving efficiënt te bewaken en met elkaar in contact te blijven. Het nieuw ontworpen systeem wordt het dynamisch geïmplementeerde communicatienetwerk ( DDCN ) genoemd.

Bovendien zouden ze ook een "moederrover" nodig hebben die aan de oppervlakte blijft. Hier komen Hans en Grietje om de hoek kijken. Zoals hoofdauteur Wolfgang Fink van de Universiteit van Arizona uitlegde :

Als je je het boek herinnert, weet je hoe Hans en Grietje broodkruimels lieten vallen om er zeker van te zijn dat ze de weg terug zouden vinden. In ons scenario zijn de 'broodkruimels' geminiaturiseerde sensoren die meeliften op de rovers, die de sensoren inzetten terwijl ze een grot of een andere ondergrondse omgeving doorkruisen.

Ook de Universiteit van Arizona tweette op 1 maart over het nieuw ontwikkelde systeem:

https://twitter.com/uarizona/status/163 ... -gretel%2F


NASA's Mars Reconnaissance Orbiter ( MRO ) nam deze foto van een krater op de helling van de Pavonis Mons -vulkaan in 2011. In de bodem van de krater bevindt zich een diep gat waarvan wetenschappers zeggen dat het een grot of lavabuis is. In de toekomst zouden zwermen kleine autonome rovers deze ondergrondse omgevingen kunnen verkennen. Het verkennen van grotten op Mars of soortgelijke ondergrondse omgevingen zou opwindend zijn... wat zouden we kunnen vinden ? Afbeelding via NASA/JPL/Universiteit van Arizona/ APOD .
Volledig autonome rovers
De kleine rovers zijn autonoom en zijn van elkaar afhankelijk om hun missie te volbrengen. Dus als de ene rover ver van de andere komt, maar nog steeds binnen communicatiebereik is, laat hij een broodkruimel vallen, ook wel een communicatieknooppunt genoemd. Fink noemt deze broodkruimels 'opportunistische inzet'. Hij zei:

Een van de nieuwe aspecten is wat we opportunistische inzet noemen, het idee dat je de 'broodkruimels' inzet wanneer het moet en niet volgens een vooraf gepland schema.

De verkennende rovers hebben de moederrover niet eens nodig om met elkaar te communiceren. Dat kunnen ze inderdaad heel gemakkelijk zelf. De moederrover is meer een passieve ontvanger en verzamelt gegevens die door de kleinere rovers worden verzonden. In dit geval fungeert het als de orkestrator en bestuurt het de bewegingen van de rovers.

Sinds 2001 werken Fink en zijn collega's aan iets dat tier-schaalbare verkenning wordt genoemd . Hierbij werken teams van robots samen, maar op verschillende niveaus. Als actueel voorbeeld bestuurt de Perseverance- rover op Mars de kleinere Mars-helikopter genaamd Ingenuity . Over het algemeen zouden de kleine autonome rovers op dezelfde manier werken. Maar in het breadcrumb-scenario zou dit vermogen worden verbeterd, waardoor de rovers ondergronds kunnen opereren.


Een experimentele rover die wordt gebruikt voor het testen van hardware en software met betrekking tot autonome verkenning. Afbeelding via Wolfgang Fink/ The University of Arizona .
Informatie naar de oppervlakte sturen
De verkennende rovers staan ​​altijd in contact met de moederrover. Daarom kunnen ze hun gegevens naar de moederrover sturen zonder ooit zelf terug naar de oppervlakte te hoeven gaan. In feite zouden ze in de ondergrond blijven tot ze stierven. Fink zei:

Ze zijn ontworpen om vervangbaar te zijn. In plaats van middelen te verspillen om ze de grot in en weer uit te krijgen, is het logischer om ze zo ver mogelijk te laten gaan en ze achter te laten zodra ze hun missie hebben volbracht, geen stroom meer hebben of zijn bezweken aan een vijandige omgeving.

Astrobioloog Dirk Schulze-Makuch in Duitsland voegde toe:

De communicatienetwerkbenadering die in dit nieuwe artikel wordt geïntroduceerd, heeft het potentieel om een ​​nieuw tijdperk van planetaire en astrobiologische ontdekkingen in te luiden. Het stelt ons eindelijk in staat om grotten van lavabuizen op Mars en de ondergrondse oceanen van de ijzige manen te verkennen, plaatsen waar buitenaards leven aanwezig zou kunnen zijn.

Victor Baker van de Universiteit van Arizona merkte ook op dat:

De meest verbazingwekkende ontdekkingen in de wetenschap komen tot stand wanneer technologische vooruitgang zowel de eerste keer toegang tot een ding of plaats biedt als de middelen om wat daardoor wordt ontdekt, over te brengen aan creatieve geesten die op zoek zijn naar begrip.

Habitat voor toekomstige astronauten
Een van de belangrijkste doelstellingen zou zijn om ondergrondse grotten te vinden die astronauten als schuilplaatsen kunnen gebruiken. Zoals de krant uitlegt :

Onderaardse grotten, en in het bijzonder relatief diepe lavabuisgrotten, bieden een mogelijk toevluchtsoord voor leven onder verder uitdagende planetaire oppervlakteomstandigheden, en zijn als zodanig van primair astrobiologisch belang.

Lavabuisgrotten of andere ondergrondse omgevingen kunnen ook geschikte leefgebieden zijn voor astronauten en daaropvolgende menselijke nederzettingen, maar moeten nog worden verkend, deels vanwege moeilijkheden om voortdurende communicatie met een robotsonde in deze omgevingen te verzekeren.


Dit was NASA's eerste en kleinste Marsrover, genaamd Sojourner . Het was slechts 26 inch (65 cm) lang! De grotere Mars Pathfinder "moederlander" maakte deze foto in 1997. In de toekomst zouden vergelijkbare maar aanzienlijk geavanceerdere mini-rovers grotten en lavabuizen op Mars kunnen verkennen. Afbeelding via NASA/ JPL/ NASA Photojournal .

Marsgrotten verkennen … en verder
Bij andere gelijkaardige maar nog geavanceerdere missies zouden robotachtige ontdekkingsreizigers onder water betrokken kunnen zijn . Dit kunnen de ijzige oceaanmanen in het buitenste zonnestelsel zijn .

Kleine robotsondes zouden bijvoorbeeld de methaanmeren op Saturnusmaan Titan of zelfs de ondergrondse oceanen van Europa of Enceladus kunnen verkennen. Net als bij Mars kan een moedersonde op het oppervlak van een Titaniaans meer drijven of op het ijs boven een ondergrondse oceaan zitten. In dit geval zouden de communicatieknooppunten fungeren als repeaters en het signaal met regelmatige tussenpozen versterken. Dit zou helpen voorkomen dat het signaal verslechtert. Zelfs de knooppunten konden gegevens verzamelen, zoals het meten van druk, zoutgehalte, temperatuur en andere chemische en fysische parameters. Op deze werelden zouden de knooppunten de gegevens echter met behulp van een kabel terugsturen naar de oppervlaktelander. Zoals Fink opmerkte:

Stel je voor dat je helemaal naar Europa komt, je smelt je een weg door kilometers ijs, bereikt de ondergrondse oceaan, waar je wordt omringd door buitenaards leven, maar je hebt geen manier om gegevens terug naar de oppervlakte te krijgen. Dat is het scenario dat we moeten vermijden.

Kort gezegd: onderzoekers hebben een 'broodkruimel'-systeem ontwikkeld dat kleine autonome roversrobots kunnen gebruiken bij het verkennen van Mars-grotten en lavabuizen.

https://earthsky.org/space/exploring-ma ... nd-gretel/

https://www.sciencedirect.com/science/a ... via%3Dihub