Jet Propulsion Laboratory vyvíja zaujímavý koncept, ktorý by umožnil potenciálnym planetárnym misiám pátrať po stopách života v podpovrchových oceánoch.

Jedného dňa by sa roj malých robotov veľkosti mobilných telefónov mohol preháňať vodou pod kilometre hrubou ľadovou vrstvou Jupiterovho mesiaca Europa alebo Saturnovho mesiaca Enceladus a hľadať dôkazy o mimozemskom živote. Zabalený do úzkej sondy na topenie ľadu, ktorá by sa pretavila cez zamrznutú kôru, by malí roboti vypustení do vody plávali ďaleko od svojej materskej lode, aby preskúmali fascinujúci nový svet.

To je vízia robotického strojného inžiniera v laboratóriu Jet Propulsion Laboratory NASA v južnej Kalifornii menom Ethan Schaler, ktorého koncept Sensing With Independent Micro-Swimmers (SWIM) bol nedávno ocenený 600 000 USD vo fáze II z programu NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC). Financovanie, ktoré nasleduje po jeho ocenení v roku 2021 (vo výške 125 000 USD vo fáze I financovania NIAC na štúdium uskutočniteľnosti a možností dizajnu), umožní jemu a jeho tímu v priebehu nasledujúcich dvoch rokov vyrábať a testovať na 3D tlačiarňach vyrábané prototypy.

Kľúčovou inováciou je, že Schalerovi miniplavci by boli oveľa menší ako iné koncepty robotov na prieskum planetárnych oceánov. To ich umožní uložiť do ľadovej sondy vo veľkých počtoch. Preskúmali by tak rozsiahlu oblasť a zvýšili by pravdepodobnosť odhalenia známok života na vzdialenom nebeskom telese s oceánom.

"Zamyslel som sa nad tým, kde môžeme dostať miniaturizovanú robotiku a použiť ju zaujímavými novými spôsobmi na skúmanie našej slnečnej sústavy?" povedal Schaler. "S rojom malých plávajúcich robotov sme schopní preskúmať oveľa väčší objem oceánskej vody a zlepšiť naše merania tým, že viacero robotov zbiera údaje v rovnakej oblasti."

Koncept SWIM, ktorý ešte nie je súčasťou žiadnej misie NASA, navrhuje roboty v tvare klinu, z ktorých každý má dĺžku približne 12 cm a objem približne 60 až 75 cm3. Asi 50 by sa ich zmestilo do 10 cm dlhej časti kryobotu s priemerom 25 cm, čo by zaberalo asi len 15 % objemu všetkých vedeckých prístrojov na palube. To by ponechalo dostatok priestoru pre výkonnejšie, ale menej mobilné vedecké prístroje, ktoré by mohli zbierať údaje počas dlhej cesty cez ľad a zhotovovať stacionárne merania v oceáne.

Štart misie Europa Clipper je naplánovaný na rok 2024. Keď v roku 2030 dorazí k Jupiteru, začne s veľkým súborom prístrojov počas viacerých preletov zhromažďovať podrobné vedecké poznatky. Pri pohľade do vzdialenejšej budúcnosti sa rysujú koncepty kryobotov na skúmanie oceánskych svetov.

Akokoľvek je koncept SWIM ambiciózny, jeho zámerom by bolo zníženie rizika zlyhania so súčasným posilnením vedy. Kryobot by bol komunikačne spojený s pristávacím modulom na povrchu, ktorý by bol zasa kontaktným bodom s riadiacimi jednotkami misie na Zemi. Tento prístup spolu s obmedzeným priestorom na zahrnutie veľkého pohonného systému znamená, že kryobot by sa pravdepodobne nedokázal odvážiť hlboko do oceánu pod vrstvu ľadu.

„Čo ak po všetkých tých rokoch, ktoré trvalo dostať sa do oceánu, prejdete cez ľadovú škrupinu na nesprávnom mieste? Čo ak tam sú známky života, ale nie tam, kde ste vstúpili do oceánu? povedal vedec tímu SWIM Samuel Howell z JPL, ktorý tiež pracuje na Europa Clipper. „Keď si vezmeme tieto roje robotov so sebou, budeme sa môcť pozrieť ďalej, aby sme preskúmali oveľa širšie okolie, než by dovolil jediný kryobot.

Howell tento koncept porovnal s vrtuľníkom Ingenuity na Marse, leteckým spoločníkom vozítka Perseverance. „Helikoptéra rozširuje dosah roveru a obrázky, ktoré posiela späť, sú kontextom, ktorý pomáha roveru pri skúmaní svojho okolia,“ povedal. „Ak by ste namiesto jedného vrtuľníka mali viac, vedeli by ste oveľa viac aj o svojom prostredí. To je myšlienka SWIM.“

SWIM by tiež umožnil zhromažďovanie údajov ďalej od horúcej jadrovej batérie kryobotu, na ktorú by sa sonda spoliehala pri roztavení cesty smerom nadol cez ľad. Akonáhle by sa teplo z batérie dostalo do oceánu, vytvorilo by tepelnú bublinu, ktorá by pomaly roztopila ľad a potenciálne by spôsobila reakcie, ktoré by mohli zmeniť chémiu vody, povedal Schaler.

Okrem toho by sa roboty SWIM mohli „zhlukovať“ v správaní inšpirovanom rybami alebo vtákmi, čím by sa znížili chyby v údajoch prostredníctvom ich prekrývajúcich sa meraní. Tieto skupinové údaje by tiež mohli ukazovať gradienty: napríklad teplota alebo slanosť, ktorých hodnoty sa menia v rámci jednotlivých senzorov roja a poukazujú na smer k zdroju signálu, ktorý detegujú.

„Ak existujú energetické alebo chemické gradienty, tak môže začať vznikať život. Museli by sme sa dostať proti prúdu od kryobotu, aby sme ich zachytili,“ povedal Schaler.

Každý robot by mal svoj vlastný pohonný systém, palubný počítač a ultrazvukový komunikačný systém spolu s jednoduchými snímačmi teploty, slanosti, kyslosti a tlaku. Chemické senzory na monitorovanie biomarkerov – známok života – budú súčasťou fázy II Schalerovej štúdie.