דור חדש של מתלהבים בין פלנטריים זוחל לקראת הכוכבים

פני השטח של אירופה, אחד מארבעת הירחים של צדק, הופכים אויב אימתני. ראשית, הוא עטוף בגלידה עבה של קרח, שנקרע לפזיזות נהדרות על ידי משיכת הכבידה האדירה של צדק. ואז יש כוח הכבידה הנמוך במיוחד וקני הקרח החלקלקים. אבל מתחת לכל הקרח, אירופה נחשבת גם לאוקיאנוס של נוזלים שעשוי לתמוך בחיים - מה שהופך אותו למטרה ראשונה לחקירת מערכות השמש העומק הבאה שלנו.

תוכן קשור

• כשאנשים מתחילים להתיישב בכוכבי לכת אחרים, מי צריך להיות בתשלום?
• ראיות מתייצבות עבור גייזרים קפואים שמתפרצים על אירופה
• האם אנו יכולים להציל את מאדים מעצמנו?

אז איך תתגבר על ידי נאס"א אתגר בוגדני זה? זה בהחלט לא יכול לשלוח מכונית עם גלגלים כמו סוג'ורנר, שעשתה קפיצת מדרגה אחת למען רובוטים כשהיא חצה לראשונה את ארס ואלס של מאדים ב -1996. במקום זאת, נאס"א מחפשת לחסל את הגלגלים האלה שהפכנו בעבר ולדמיין מחדש כיצד הדור הבא ברובוטים יחקרו אסטרואידים ובעולמות החיצוניים הקפואים של מערכת השמש בעשרות השנים הבאות.

הזן: LEMUR.

נכון לעכשיו, במשקל זה הוא בערך 75 פאונד, זה רובר מהסגנון הבא הוא חלק מהגודל של סקרנותו של מאדים, הבודק כמעט טון. גודלו לבדו מותח את גבולות היכולת הרובוטית - אך אם הוא ייפרס אי פעם, הוא יצטרך לעשות יותר מזה. הרובץ בגודל ליטר יצטרך לעמוד בטמפרטורות קיצוניות מאוד ובתנאים מגנטיים; לנווט בכל משטח; ועשו זאת מספיק זמן כדי לאסוף נתונים משמעותיים עם כמה מכשירי מדעי החלל הקלים והחכמים ביותר שנבנו אי פעם.

האם זה תלוי במשימה?

שלושה דורות של מאגרי מאדים של נאס"א משנת 1997 עד 2012, צולמו בתוך חצר מאדים במעבדת ההנעה של סילון בפסדנה, קליף: חילוף טיסה לסוג'ורנר (קדמי), מאגר הבדיקות של מאדים חקר Rover פרויקט (משמאל) וסקרנות מבחן סקרנות (מימין) . (נאס"א / JPL-Caltech)

יש להודות שה- LEMUR הרובוטי - ראשי תיבות של "רובוט כלי עבודה מכני לטיולים גפיים" - אינו חמוד כמו המין הזנב הרחב והמרופף, המועדף על ידי מדגסקר של דרמוורקס . במקום זאת, הרובוט מקבל את שמו מהאמבידקריות של היונק האמיתי. בתחילה, שנועד להיות רובוט לתיקון למשימות ירח מאוישות, תכנן הרובר מחדש לחקירת מיקרובידציה של המשטחים האנכיים וההפוכים של קניונים ומערות.

"[Lemurs] משתמשים בשתי ידיהם ורגליהם לצורך ניידות ומניפולציה, " מסביר אהרון פרנס, מנהיג קבוצת הרובוטיקה הסביבתית הקיצונית במעבדת Jet Propulsion Jet של נאס"א (JPL). "למרות שלרובוט שלנו אין זרועות ורגליים מובהקות, הוא דומה לקוף או למור בכך שהוא יכול להשתמש בכפות רגליו כדי לעשות דברים בצורה הרבה יותר יעילה ממה שבני אדם יכולים."

כדי להבטיח שהרובוט יוכל לנוע בסביבות מוזרות אפילו יותר מאלה שנמצאו במאדים, הקבוצה של Parness יצרה את מה שאפשר לכנות "צ'ימרובוט": רובוט שואב את היכולות של בעלי חיים יבשתיים רבים ושונים. עם גפיו המגיעות ורגליו הדמויי ההנעה, LEMUR מעורר עכביש או כוכב ים, משתמש בתוספים שלו בכדי לזחול ולהיצמד למשטחים מוחלטים.

ארבע הגפיים של הרובוט מצוידות ב"כפות רגליים "מעגליות הניתנות להחלפה הניתנות להחלפה עבור קבצים מצורפים עם פונקציות שונות, בסגנון סכין של צבא שוויץ, בכדי לעזור לו לעבור בין מגוון משטחים. כפות רגליים מטפסות על סלע כוללות סדרה של ווים מפלדה זעירים וחדים כתער, המכונים מיקרוספינים, כדי לאחוז במשטחים הסוערים של סלעים בצורה מספיק חזקה כדי שרגל אחת תוכל להחזיק את משקל הרובוט כולו. עבור משטחים חלקים, כמו הקורות החיצוניים של תחנות חלל או לוויינים, LEMUR דבק עצמו בכפות רגליים דביקות שממיות.

לאחרונה, החוקרים לקחו את אחת ה"ידיים "של LEMUR לאנטארקטיקה בכדי לבחון התקשרות חדשה ועשויה להיות מכריעה: מקדחי קרח דמויי בורג. כאשר Parness וצוותו מוכנים לבדוק את החומרה שלהם, הם "מחפשים את המקומות הקשים ביותר שאנו יכולים למצוא, " אמר Parness. "עלינו להגיע לאיזון הנכון בין קיום הסביבה הנכונה, אך גם לא להיות כל כך מרוחקים עד שזה מטורף יקר ואי אפשר להשיג את הקבוצה שם. אנטארקטיקה הייתה ממש בקצה זה. "

לשם כך הם קראו לאהרון קרטיס, גיאוגרף-וולקולוג-פונה-רובוטי, שבילה מספר קיץ ביבשת הדרומית הרחוקה, וזוחל סביב מנהרות קפואות שנוצרו על ידי הר ארבוס, הר הגעש הפעיל ביותר בדרום כדור הארץ. כאשר טמפרטורות הקיץ הממוצעות צונחות ל –22 מעלות פרנהייט, הר הגעש, תצורות הקרח שהוא יוצר, ואגם הלבה העומד שלו מייצג פרוקסי טוב של תנאים שרובד רגליים עשוי להיתקל בהם בירחים קפואים כמו אירופה או אנצ'אלדוס.

אהרון קרטיס נסע לאנטארקטיקה בדצמבר האחרון, שם בדק רובוטים וכלים המיועדים לעולמות קפואים כמו אירופה. (ניאל פיטרס)

כקורבן למחקר עם מצפה הר געש הר הרבוס במשך שש משבע השנים האחרונות, תיאר קרטיס את הטופוגרפיה של הקרח סביב הר הגעש. תחומי העניין הספציפיים שלו היו מתחת לפני השטח, במערות והמנהרות שנמסו לקרח על ידי גזים שנמלטו מבסיס הר הגעש. מציאת מקומות שבהם המנהרות המחוברות מבחוץ הייתה לעתים כה פשוטה כמו למצוא "ארובה קרח" מתנשאת, מבנים בגובה מטר שנוצרו על ידי בריחת גז. פעמים אחרות פירושו למצוא כניסות למערות על ידי הטלת אופנוע שלג לחור שהוסתר באדמה בטעות.

לאחר שבילה ארבע שנים במיפוי מערה אחת בתלת מימד בכדי להתבונן בשינויים שלה לאורך זמן, מצא קרטיס את עצמו שוב ושוב נתקל באותם אתגרים. ראשית, הצוות שלו לא הצליח להגיע לאזורים מסוימים מכיוון שהם היו רעילים מדי לחקירה אנושית. שנית, הם חששו שנוכחותם האנושית עלולה לזהם בשוגג את הסביבה הנדירה במיקרובים שהוצגו. שני הדאגות הללו הובילו אותו לשקול את התועלת של חוקרים רובוטיים.

"אם היה לנו רובוט שיכול להסתובב על קרח, היינו יכולים לחקור מערות רגישות מיקרוביאלית ומלאות גז", אומר קרטיס. התמצית של קרח-בוט משלו הסתיימה כשורה לעבודה שכבר בוצעה ב- JPL, אליה הצטרף כרובוטיקן באוקטובר האחרון.

מסתבר שהמיקרוספינים נוטים פשוט לגרוס קרח במקום לאחוז בהם, מכיוון שהמתקן מיועד לסחוט את עמוד השדרה למטה אל הסלע כדי להשיג רכישה. אז קרטיס עיצב קובץ מצורף שהשתמש במקדחות זעירות כדי לחפור את עצמו למשטח קרח.

העיצוב המקורי היה סתום בקרח, אומר קרטיס, ולכן פנה למשהו שחובבי הקרח האנושיים בוטחים בחייהם: ברגי קרח מחוץ למדף. הם חלולים, מאפשרים לקרח לעבור במקום לבנות מאחורי קצה הקידוח, והם גם יאפשרו ל- LEMUR לייצר ולאסוף דגימות קרח כשהוא זוחל לאט לאורך הדרך.

המבחנים הבאים לעולם הקרח יתקיימו ככל הנראה על הקרחונים שעל ראש הר ריינייר בוושינגטון - עם שלדת LEMUR המלאה ולא רק עם מצמד כף הרגל המופרד. אולם Parness אמרה כי היכולת לבחון את יכולות הדגימה מדגישה גם מטרה מרכזית נוספת בתהליך הפיתוח כולו.

"עם בדיקות שדה, אנו תמיד מנסים להשיג שתי יעדים: להפגין טכנולוגיות לשימוש עתידי, אך גם לעשות מדע משמעותי באותו מקום, " הוא אומר. במילים אחרות, לא רק שבדיקות LEMUR עוזרות לנו להבין בסופו של דבר קריובולקנאות בגופים אחרים; "זה מועיל לנו גם על כדור הארץ", אומר פארנס.

LEMUR מקבל אימון במעבדה של Aaron Parness ב- JPL במהלך ריצת מבחן שנערכה לאחרונה. (נאס"א / JPL-Caltech)

במשך יותר מ -35 שנה, פנלופה בוסטון חיפשה את חיי המיקרוביום ואת האינדיקטורים שלה בסביבות קיצוניות, כמו למשל בקואבה דה וילה לואז ספוגה בחומצה גופרתית בטאבסקו, במקסיקו. בתפקידה לשעבר כמנהלת לימודי מערות וקרסט במכון הכרייה והטכנולוגיה של ניו מקסיקו, שם למדה תהליכי יישון ושחיקה של מערות ותלויות תת קרקעיות, בוסטון כיוונה את Parness לעבר מיקומים שבהם הצוות שלו ו- LEMUR יכלו ללמוד מה לחפש, ואיך לחפש את זה.

"עזרתי לצוות של אהרון להבין מה הרמזים העדינים שיכולים להצביע על פיקדונות מיקרוביאליים או מינרליים המעניינים לבדיקת LEMUR, " אמר בוסטון, המוביל כעת את המכון לאסטרוביולוגיה של נאס"א, בדוא"ל.

תפריט האפשרויות, הוסיפה, הם תבניות שנשארו מאחור בתצורות סלע או בתהליכים ביולוגיים, כמו טקסטורות המראות שמיקרואורגניזמים היו בעבודה והפכו את סלע האם או מרבצי מינרלים. על פני כדור הארץ קיימות עדויות כאלה במקומות כמו מערת לקוגילה בניו מקסיקו, שם חושבים כי חיידקים הניזונים מגופרית, ברזל ומנגן מילאו תפקיד בעיצוב המערות ותצורות האבן המרהיבות שם.

רמזים שהותירו חיי המיקרוביום הם בדרך כלל לא כל כך ברורים. אולם על ידי בדיקת מגוון מכשירים בשרידים מיקרוביאליים חיים ומאוובנים כאחד, רובוטים כמו LEMUR יכולים לשפוך אור רב יותר על האופן בו חיידקים אלו חיו, עיצבו את סביבתם ומתו.

חלק מהאתגר הוא לוודא שהכלים קטנים מספיק כדי להיות ניידים. כך שבנוסף לבדיקת החומרה, Parness וצוותו עבדו עם שותפים באוניברסיטה על מנת לפתח מכשירי חישה וניתוח מרחוק ממוזערים. הרעיון הוא ש- LEMUR יכול ללבוש אותם על בטנו או כמו תרמיל, למפות מערה או שטח בתלת ממד בעזרת לידר, לכרומטוגרפיה של גז, לחיפוש אחר אורגניות ומולקולות עשירות בפחמן עם ספקטרומטר זעיר כמעט-אינפרא אדום.

"[ארון] הקבוצה של Parness בוחנת את האפשרויות להעניק LEMUR בזיהוי תבניות ולמידה מכונה כדי לעזור לה להראות כמו בן אנוש, " אמרה בוסטון. "פליאולוגיה יכולה לרוב להיות בסדר גודל עדין מאוד ועדינה, ויכולות חזותיות ופרשנות משופרות שרובוטים יכולים להביא לשולחן הם כלים בעלי עוצמה עצומה ביותר שיעזרו לנו לראות ולהבין טוב יותר את הפליוביולוגיה."

אהרון קרטיס, חוקר פוסט-דוקטורט ב- JPL, בראש הר אנטארקטיקה. ארבוס, הר הגעש הפעיל ביותר בדרום על פני כדור הארץ. (דילן טיילור)

במסגרת התקציב הפדרלי המוצע מהבית הלבן, יבוטל מימון המשימה להפניה אסטרואיד - התוכנית בה סביר להניח להשתמש ב- LEMUR. עם זאת, Parness וצוותו הופנו להמשיך בעבודתם ב- LEMUR. בסוף 2017, Parness תחזור לאזור קניון טיטוס בעמק המוות, שם הוא בדק את LEMUR לפני כן, ויעצור ליד צינורות לבה בניו מקסיקו בקיץ.

שם, אצות מאובנות בנות 500 מיליון שנה עומדות באנלוגיה לשרידים קדומים פוטנציאליים במקומות אחרים - אך מהנדסים חייבים לוודא שלמור יכול לראות אותם. "אם אנו מנסים לחפש חיים על קירות הצוק של מאדים או כוכבי לכת אחרים, עלינו לחפש עקבות חיים עתיקים ביותר על כדור הארץ ולבדוק שם את הכלים שלנו, " אומר Parness. "אם לא נוכל לאתר חיים בכוכב הלכת שלנו, מה נותן לנו ביטחון שנוכל למצוא אותם במדגם ישן וקשה יותר?"