Når det gjelder romutforskning, er det roboter som gjør mesteparten av arbeidet. Denne trenden vil fortsette når vi sender oppdrag til verdens overflater lenger og lenger inn i solsystemet. Men for at roboter skal være effektive i de utfordrende miljøene vi trenger å utforske - som Saturns måne Titan - trenger vi mer dyktige roboter.
En ny robot som NASA utvikler, kan være neste trinn i robotutforskning.
Saturns måne Titan er på en hvilken som helst planetforsker sin liste over potensielle mål for utforskning. Men ethvert oppdrag til Titan vil måtte kjempe med et miljø som ikke er noe annet: frigide temperaturer, kryovolkaner, huler, innsjøer og hav - og regn - av flytende hydrokarboner. I det miljøet ville en MSL Curver-stil rover slite.
NASA, alltid et byrå som ser mot fremtiden, jobber med noe som kan møte Titans utfordringer: en formforskyvende robot som består av flere mindre roboter som kan montere seg selv.
I en pik av praktiskhet kaller de det Shapeshifter.
Shapeshifter er ikke en robot, men flere. De kaller dem ‘cobots’ og de enkelte cobots kan fly, rulle på bakken og svømme mens de er nedsenket. Dette gjør Shapeshifter godt egnet til å utforske Titan, den eneste andre verdenen i solsystemet med væske på overflaten.
Roboteknolog Ali Agha er JPLs hovedetterforsker for Shapeshifter. I en pressemelding sa han: "Vi har veldig begrenset informasjon om sammensetningen av overflaten <til Titan.> Klippete terreng, metan innsjøer, kryovolkaner - vi har potensielt alle disse, men vi vet ikke med sikkerhet. Så vi tenkte på hvordan vi kan lage et system som er allsidig og i stand til å krysse forskjellige typer terreng, men som også er kompakt nok til å starte på en rakett. ”
Teamet bak Shapeshifter inkluderer forskere fra Stanford og Cornell universiteter. Da de utviklet konseptet om en selvmonterende robot laget av mindre roboter, kalte de dem "cobots." Når de enkelte kobottene går sammen, ruller prototypen på overflaten som et slags stort hamsterhjul. Når oppdraget krever det, kan de enkelte cobottene skille seg fra helheten og fly eller svømme til sine mål. I det minste er det slik det er tenkt i denne tidlige, 3D-trykte prototypen som testes på JPL.
Versjonen av Shapeshifter som testes akkurat nå er semi-autonom, men hvis ideen kommer til utførelse, vil den trenge å montere seg selv autonomt uten å vente på individuelle instruksjoner fra Jorden. Med fremskritt innen AI og robotikk, er det sannsynligvis rett rundt hjørnet.
Shapeshifter utvikles under NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) -programmet. NIAC gir faset finansiering til avanserte, visjonære konsepter, for å ta futuristiske ideer og pleie dem mot det praktiske. NIAC står bak Titan Submarine, Triton Hopper og andre prosjekter.
Selv om Shapeshifter bare er en 3D-trykt konseptmaskin akkurat nå, er det en tydelig indikasjon på retningen som robotutforskning tar. Det er allsidighet i denne tilnærmingen som er godt egnet til å utforske fjerne steder som Titan. Ved siden av denne multi-bot-allsidigheten er muligheten for en type innebygd redundans: hvis en cobot ikke fungerer som den skal eller ikke fungerer, vil den ikke nødvendigvis true hele oppdraget.
Shapeshifter ville ikke være alene om Titan. Det ville være en del av et større oppdragsdesign som inkluderer et mødreskip. Morshipet ville være på overflaten og kunne tjene som en energikilde for Shapeshifter. Siden Titans atmosfære er så tett og disig, og det er så langt fra solen, ville et oppdrag til Titan sannsynligvis bli drevet av en radioisotop termisk generator (RTG.) De små kobottene vil sannsynligvis være batteridrevet, og vil lade seg opp med en RTG videreførte mødreskipet.
Men de mindre cobotene ville også støtte morselskapet. Siden Titans atmosfære er så tett, er flyreisen enklere enn her på jorden. Hovedetterforsker Ali Agha sier at cobots ville være i stand til å samarbeide for å løfte moderskipet og frakte det til nye lokasjoner. Det vil bare bidra til Shapeshifter's allsidighet.
"Det er ofte slik at noen av de vanskeligste stedene å komme til er de mest vitenskapelig interessante fordi de kanskje er de yngste, eller de er i et område som ikke var godt preget av bane," sa Jason Hofgartner, JPL-leder forsker for Shapeshifter. "Shapeshifter er bemerkelsesverdig allsidighet som gir tilgang til alle disse vitenskapelig overbevisende stedene."
Agha beregner at 10 cobots lett kunne løfte en lander på størrelse med Huygens (omtrent 9 meter, eller 3 meter bred) og forsiktig føre den til forskjellige steder.
NASA har allerede kunngjort et oppdrag til Titan med Dragonfly rotorcraft. Dragonfly kan ikke svømme, men den kan fly til forskjellige steder og ta luftbårne målinger, samt utføre overflateoperasjoner. Den typen allsidighet er ideell for å utforske Titan, og Shapeshifter er enda mer allsidig.
Det er for tidlig å si om Shapeshifter eller noe lignende vil være det neste planlagte oppdraget til Titan. Men det vil ikke være overraskende om en robot som er stammet fra Shapeshifter en dag tar veien rundt Titan ved å fly, rulle og svømme.
Mer:
- Pressemelding: NASA Designing Shapeshifting Robots for Saturns Moons
- Space Magazine: NASA kommer tilbake til Saturns Moon Titan, denne gangen med et kjernefysisk batteridrevet quadcopter
- NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC)
