Um conceito em desenvolvimento no Jet Propulsion Laboratory da NASA permitiria que potenciais missões planetárias perseguissem pistas interessantes em oceanos subterrâneos.
No conceito Sensing With Independent Micro-Swimmers (SWIM), ilustrado aqui, dezenas de pequenos robôs desceriam através da concha gelada de uma lua distante por meio de um criobot – representado à esquerda – até o oceano abaixo. O projeto recebeu financiamento do programa NASA Innovative Advanced Concepts
Procurando vida em mundos distantes
Algum dia, um enxame de robôs do tamanho de telefones celulares poderia atravessar a água sob a concha gelada de quilômetros de espessura da lua de Júpiter, Europa, ou da lua de Saturno, Enceladus, em busca de sinais de vida alienígena. Embalados dentro de uma estreita sonda de derretimento de gelo que faria um túnel através da crosta congelada, os minúsculos robôs seriam lançados debaixo d’água, nadando longe de sua nave-mãe para medir um novo mundo.
Essa é a visão de Ethan Schaler , engenheiro mecânico de robótica do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA no sul da Califórnia, cujo conceito Sensing With Independent Micro-Swimmers (SWIM) recebeu recentemente US$ 600.000 em financiamento da Fase II do programa NASA Innovative Advanced Concepts ( NIAC ). O financiamento, que segue seu prêmio de US$ 125.000 em 2021 na Fase I NIAC para estudar opções de viabilidade e design, permitirá que ele e sua equipe façam e testem protótipos impressos em 3D nos próximos dois anos.
Uma inovação importante é que os mini-nadadores da Schaler seriam muito menores do que outros conceitos para robôs de exploração oceânica planetária, permitindo que muitos sejam carregados de forma compacta em uma sonda de gelo. Eles aumentariam o alcance científico da sonda e poderiam aumentar a probabilidade de detectar evidências de vida enquanto avaliam a habitabilidade potencial em um corpo celeste distante oceânico.
“Minha ideia é, onde podemos pegar a robótica miniaturizada e aplicá-la de maneiras novas e interessantes para explorar nosso sistema solar?” disse Schaler. “Com um enxame de pequenos robôs nadadores, podemos explorar um volume muito maior de água oceânica e melhorar nossas medições ao ter vários robôs coletando dados na mesma área.”
Ainda não fazendo parte de nenhuma missão da NASA, o conceito SWIM em estágio inicial prevê robôs em forma de cunha, cada um com cerca de 5 polegadas (12 centímetros) de comprimento e cerca de 3 a 5 polegadas cúbicas (60 a 75 centímetros cúbicos) de volume. Cerca de quatro dúzias deles poderiam caber em uma seção de 4 polegadas (10 centímetros de comprimento) de um criobot de 10 polegadas (25 centímetros) de diâmetro, ocupando apenas cerca de 15% do volume de carga útil científica. Isso deixaria muito espaço para instrumentos científicos mais poderosos, mas menos móveis, que poderiam coletar dados durante a longa jornada pelo gelo e fornecer medições estacionárias no oceano.
A missão Europa Clipper , planejada para um lançamento em 2024, começará a reunir ciência detalhada durante vários sobrevôos com um grande conjunto de instrumentos quando chegar à lua joviana em 2030. Olhando mais para o futuro, os conceitos de criobot para investigar tais mundos oceânicos estão sendo desenvolvido através do programa Scientific Exploration Subsurface Access Mechanism for Europa ( SESAME ) da NASA, bem como através de outros programas de desenvolvimento de tecnologia da NASA.
Melhor junto
Por mais ambicioso que seja o conceito SWIM, sua intenção seria reduzir o risco e, ao mesmo tempo, aprimorar a ciência. O criobot seria conectado por meio de um cabo de comunicação ao módulo de aterrissagem baseado na superfície, que por sua vez seria o ponto de contato com os controladores da missão na Terra. Essa abordagem amarrada, juntamente com o espaço limitado para incluir um grande sistema de propulsão, significa que o criobot provavelmente seria incapaz de se aventurar muito além do ponto onde o gelo encontra o oceano.
“E se, depois de todos aqueles anos que levou para entrar em um oceano, você atravessar a concha de gelo no lugar errado? E se houver sinais de vida lá, mas não onde você entrou no oceano?” disse o cientista da equipe SWIM Samuel Howell do JPL, que também trabalha no Europa Clipper. “Ao trazer esses enxames de robôs conosco, seríamos capazes de olhar ‘lá’ para explorar muito mais nosso ambiente do que um único criobot permitiria.”
Howell comparou o conceito ao Ingenuity Mars Helicopter da ,NASA o companheiro aéreo do roverPerseverance da agência no Planeta Vermelho. “O helicóptero estende o alcance do rover e as imagens que ele está enviando de volta são contexto para ajudar o rover a entender como explorar seu ambiente”, disse ele. “Se ao invés de um helicóptero você tivesse um monte, você saberia muito mais sobre seu ambiente. Essa é a ideia por trás do SWIM.”
O SWIM também permitiria que os dados fossem coletados longe da bateria nuclear extremamente quente do criobot, na qual a sonda se basearia para derreter um caminho descendente através do gelo. Uma vez no oceano, o calor da bateria criaria uma bolha térmica, derretendo lentamente o gelo acima e potencialmente causando reações que poderiam mudar a química da água, disse Schaler.
Além disso, os robôs SWIM poderiam “reunir-se” em um comportamento inspirado em peixes ou pássaros, reduzindo assim os erros nos dados por meio de suas medições sobrepostas. Esses dados de grupo também podem mostrar gradientes: temperatura ou salinidade, por exemplo, aumentando nos sensores coletivos do enxame e apontando para a fonte do sinal que estão detectando.
“Se houver gradientes de energia ou gradientes químicos, é assim que a vida pode começar a surgir. Precisaríamos subir do criobot para senti-los”, disse Schaler.
Cada robô teria seu próprio sistema de propulsão, computador de bordo e sistema de comunicação por ultrassom, além de sensores simples de temperatura, salinidade, acidez e pressão. Sensores químicos para monitorar biomarcadores – sinais de vida – farão parte do estudo de Fase II da Schaler
Enxame de pequenos robôs nadadores pode procurar vida em mundos distantes
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