На чтение: ≈ 8 мин.НАСА планирует разработать плавающих роботов для изучения подледных океанов на спутниках Европа и Энцелад. Этим займется команда из Лаборатории реактивного движения во главе с инженером-робототехником Итаном Шалером. Проект получил название Sensing With Independent Micro-Swimmers (SWIM).
На разработку выделен грант в размере 600 тысяч долларов в рамках программы Innovative Advanced Concepts (NIAC). Данная программа предназначена для финансирования революционных проектов в области аэронавтики и космонавтики.
Европа, шестой спутник Юпитера и один из самых крупных спутников Солнечной системы, состоит в основном из силикатных пород, а в ее центре предположительно находится железное ядро. Известно, что поверхность Европы покрыта ледяным панцирем толщиной от 10 до 30 километров, под которым может лежать океан жидкой воды.
В 1997 году зонд «Галилео» подтвердил наличие на юпитерианском спутнике разреженной ионосферы, созданной солнечной радиацией и заряженными частицами, попадающими сюда из магнитосферы Юпитера. Следовательно, заключили исследователи, здесь может присутствовать и атмосфера. Хотя основным ее элементом, как и на Земле, является кислород, он имеет не биологическое происхождение, а формируется посредством радиолиза, то есть в процессе разложения молекул под воздействием радиации.
Первоначальные исследования показали, что процент кислорода в океане Европы достаточно высок, чтобы его хватило для поддержания биомассы, равной нескольким миллионам тонн, аналогичной земной. Но в то же время на поверхности спутника Юпитера были обнаружены химические вещества, указывающие на очень высокий уровень кислотности, что осложняет процесс образования крупномасштабных органических полимеров, из которых состоят мембраны живых организмов.
Казалось бы, оксиданты играют важную роль для зарождения жизни, к примеру, на Земле кислород способствовал развитию сложных биологических форм. В то же время, если те не успевают усвоить окислители, последние вступают в реакцию с сульфидами и прочими подобными соединениями, образуя серную и другие кислоты. Если такие процессы происходили хотя бы в течение половины времени существования Европы, то pH ее океана может составлять около 2,6, что соответствует показателю кислотности газированной воды. Есть гипотеза, что горные породы на дне океана могли способствовать нейтрализации кислоты. Но, по мнению ученых, минералы там не могут присутствовать в таком большом количестве, чтобы их хватило на весь океан.
Тем не менее в 2013 году космический телескоп «Хаббл» зафиксировал явление, которое можно интерпретировать как струи воды, «бьющие» из южного полюса спутника. На снимках это напоминает ситуацию, которая наблюдается на спутнике Сатурна Энцеладе.
В 2007 году была построена математическая модель ледяных гейзеров Энцелада, выбрасывающих на сотни километров в высоту частицы водяного пара и пыли. Было выдвинуто предположение, что под поверхностью спутника находится соленая жидкая вода. 9 октября 2008 года «Кассини» нашел доказательства того, что под ледяной корой Энцелада скрывается жидкий океан, а в июле 2009 года удалось проанализировать химический состав водяных выбросов. Оказалось, что в них присутствуют метан, углекислый газ и аргон, а также аммиак и такие сложные органические соединения, как бензол и дейтерий. Это согласовывалось с теорией о том, что источником испарений является вода под поверхностью спутника. Возможно, правы те исследователи, которые считают, что под поверхностью Европы также скрыта вода, а значит, там теоретически могли сформироваться условия для возникновения жизни.
Вот с целью ее поисков туда и направят целый рой роботов. Их поместят внутрь зонда, в задачи которого входит проделать туннель в ледяной коре спутника. Когда «корабль-матка» доберется до океана, роботы будут выпущены в воду.
В отличие от других аналогичных технологий преимуществом является небольшой размер роботов, что способствует компактному размещению их внутри зонда-«криобота», а также эффективной работе по поискам признаков жизни на других планетах. Если говорить о точных параметрах, то это будут устройства клиновидной формы длиной около 12 сантиметров и объемом 60-75 кубических сантиметров. В грузовой отсек «криобота» войдет около 40 таких роботов, что составляет около 15% от объема всей полезной нагрузки корабля. Оставшийся объем можно использовать для размещения менее мобильных научных инструментов, предназначенных для проведения стационарных измерений и долгосрочного сбора данных.
Зонд будет подключен через кабель к наземному посадочному модулю, функция которого также заключается в том, чтобы служить узлом связи с диспетчерами НАСА. Благодаря кабелю сам «криобот» не сможет затеряться в океане и пропасть из поля зрения. А вот роботы смогут удалиться от него на почтительное расстояние. Они будут работать на ядерной батарее, которая растопит лед, создавая тепловой пузырь и вызывая реакции, меняющие химический состав воды.
Интересный момент – роботы будут имитировать роевое поведение рыб и птиц, что позволит уменьшить погрешности в процессе сбора данных и более точно определять такие характеристики, как температура и соленость воды. Кстати, в состав оснащения каждого робота будут входить персональная двигательная установка, бортовой компьютер и система ультразвуковой связи, а также датчики температуры, давления, солености и кислотности. Кроме того, на втором этапе исследований будут задействованы инструменты для мониторинга биомаркеров, указывающих на присутствие живых организмов или их следов. Пока планируется создать ряд прототипов роботов, которые будут напечатаны на трехмерном принтере. Затем в течение двух лет станут проводиться испытания. Если они завершатся успешно, тогда можно будет всерьез говорить об очередной космической миссии…
Ида ШАХОВСКАЯ
Выбор читателей
Комментарии