La exploración planetaria, específicamente dentro de nuestro propio Sistema Solar, ha proporcionado toda una vida de conocimiento científico sobre los muchos mundos más allá de la Tierra. Sin embargo, esta exploración, hasta el momento, se ha limitado principalmente a orbitadores y módulos de aterrizaje/rovers diseñados para la exploración de la superficie de los cuerpos celestes que visitan. Pero, ¿qué pasaría si pudiéramos explorar entornos subterráneos con la misma facilidad con la que hemos podido explorar la superficie, y algunas de estas viviendas subterráneas podrían no solo albergar a futuros astronautas, sino también albergar vida?
Estas son preguntas que un equipo de investigadores de la Universidad de Arizona (UArizona) espera responder a medida que examinar nuevas tecnologías eso podría ayudar tanto a la exploración humana como a la robótica de los entornos del subsuelo planetario, incluidos los tubos de lava, las cuevas de lava e incluso los océanos del subsuelo. Esta investigación llega en un momento particularmente único con la Misiones Artemisa de la NASA preparándose para enviar humanos de regreso a la Luna en 2025, y luego, con suerte, a Marte, algún día.
“Los tubos de lava y las cuevas serían hábitats perfectos para los astronautas porque no es necesario construir una estructura; estás protegido de la radiación cósmica dañina, así que todo lo que necesitas hacer es hacerlo bonito y acogedor”. dijo el Dr. Wolfgang Finkquien es profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática en UArizona y autor principal del estudio.
Para el estudio, los investigadores introdujeron una red de comunicación implementada dinámicamente (DDCN) que conecta de forma inalámbrica a los robots exploradores a través de una red de topología de malla que no solo permite que cada robot explorador trabaje de forma autónoma, sino también como un equipo, ya que la red les otorga una comunicación sin restricciones entre sí. otro. Este tipo de sistema es esencial ya que la estructura geológica que se está explorando podría no ser capaz de transmitir comandos de señales de radio de los astronautas en el exterior a los robots exploradores en el interior, por lo que un sistema autónomo podría ser la mejor opción para lograr el éxito de la misión. Los investigadores se refieren a la DDCN como una red de comunicación de «estilo de migas de pan inspirada en Hansel & Gretel» basada en cómo se utiliza el sistema.
“Si recuerda el libro, sabe cómo Hansel y Gretel tiraron migas de pan para asegurarse de encontrar el camino de regreso”, explicó el Dr. Fink, quien también es el fundador y director de la Laboratorio de Investigación de Sistemas de Exploración Visual y Autónoma en Caltech y UArizona. «En nuestro escenario, las ‘migas de pan’ son sensores miniaturizados que se montan sobre los rovers, que despliegan los sensores a medida que atraviesan una cueva u otro entorno subterráneo».
Junto con las perspectivas de actuar como refugio para astronautas, los tubos de lava y las cuevas de lava también podrían tener relevancia astrobiológica, así como un papel 2020 La vida potencial sugerida podría evolucionar dentro de tales entornos que están protegidos de la dura radiación cósmica.
Este estudio se basa en investigaciones anteriores realizadas por el Dr. Fink conocidas como reconocimiento escalable por niveles, con este estudio creando una especie de cadena de mando para los exploradores de robots sin la participación de controladores humanos. Por ejemplo, un orbitador controlaría de forma autónoma un dirigible que atraviesa la superficie, que controla de forma autónoma uno o más rovers o módulos de aterrizaje que realizan tareas directamente en el suelo.
Tal sistema autónomo, similar a una cadena de mando, ya está siendo probado en el rover Perseverance de la NASA mientras comanda su homólogo en helicóptero, Ingenuity. A misión propuesta para explorar la luna de Saturno, Titán, podría haber involucrado potencialmente este sistema autónomo y habría involucrado un orbitador, un globo y un módulo de aterrizaje para explorar los mares de metano e hidrocarburos de Titán. Desafortunadamente, la misión no fue seleccionada debido a la financiación.
A pesar de no haber sido seleccionada, la misión Titán propuesta demuestra uno de los beneficios del enfoque de estilo pan rallado en el sentido de que los exploradores robóticos que utilizan este método pueden explorar tanto bajo tierra como bajo el agua. El Dr. Fink señaló que si bien esta tecnología podría resultar útil para los esfuerzos de búsqueda y rescate en caso de desastres naturales, también dijo que uno de los mayores desafíos es transmitir los datos del entorno del subsuelo a la superficie. Pero el propósito del concepto DCCN es superar este problema.
“Una vez desplegados, nuestros sensores establecen automáticamente una red de malla no dirigida, lo que significa que cada nodo se actualiza sobre cada nodo a su alrededor”, dijo el Dr. Fink, quien presentó por primera vez la idea de DDCN en una propuesta de 2019 a la NASA.
“Pueden cambiar entre sí y compensar los puntos muertos y los apagones de señal”, dijo el Dr. Mark A. Tarbell, científico investigador sénior en el laboratorio del Dr. Fink y coautor del estudio. «Si algunos de ellos mueren, todavía hay conectividad a través de los nodos restantes, por lo que el rover madre nunca pierde la conexión con el nodo más lejano de la red».
Para los exploradores robóticos submarinos, el módulo de aterrizaje sobre la superficie, ya sea que flote en un lago de Titán o descanse sobre el hielo de Europa, estaría conectado al sumergible a través de un cable largo con nodos de comunicación que podrían impulsar cualquier señal que intente volver al módulo de aterrizaje. . Los nodos individuales también podrían tener la capacidad de recopilar datos por sí mismos, como la temperatura, la presión y la salinidad, y llevar los datos al cable y enviarlos de regreso al módulo de aterrizaje, señala el Dr. Fink.
“Imagina que llegas hasta Europa, te abres paso a través de kilómetros de hielo, llegas al océano subterráneo, donde te encuentras rodeado de vida extraterrestre, pero no tienes forma de llevar datos a la superficie. ”, dijo el Dr. Fink. “Ese es el escenario que debemos evitar”.
Ha habido varias propuestas para enviar un módulo de aterrizaje e incluso un sumergible a Europa, pero nada ha sido aprobado hasta el momento.
¿Cómo ayudarán los tubos de lava en la futura exploración humana y robótica a medida que la humanidad se aventura más lejos en el cosmos, y estos entornos subterráneos podrían albergar vida? ¡Solo el tiempo lo dirá, y es por eso que somos científicos!
Como siempre, ¡sigan haciendo ciencia y sigan mirando hacia arriba!
