Tiden for menneskelig udforskning er bag os. Maskiner vil tage det herfra

Palaikastro ligger på Kretas østkyst og er kendt for urtefyldte bjerge, ferskvandskilder og adskillige historiske steder. I bronzealderen, omkring 2000 f.Kr., var det naturskønne sted et handelscentrum. Selvom nogle feriegæster i øjeblikket kommer for at se byens platantræer, udsigt over havet og minoiske arkitektoniske ruiner, er byen med 1.100 stadig langt væk fra typiske turistruter.

Dr. Hector Orengo kom ikke her for at se de sædvanlige seværdigheder. Han vandrede her sammen med et hold arkæologer for at se nærmere på jorden - for at se ting, der ikke kan ses med det blotte øje.

Der er mange hypoteser om, hvordan den komplekse minoiske civilisation startede. Beviset for nogle af disse teorier kan findes på, i og under jorden. For at forstå livet for tusinder af år siden, var Orengo nødt til at lave et topografisk kort i høj opløsning over landskabet, der ville vise små afvigelser i markoverfladen.

"Mange af disse ændringer er ikke synlige, fordi de måske kun er et par centimeter høje," siger han.

Forskeren fra Spaniens catalanske institut for klassisk arkæologi er blot en af ​​mange forskere, der henvender sig til droner og robotter for at kigge ind i den skjulte verden. De fleste gymnasieelever tænker på udforskningstiden som tidsrummet mellem 15. og 17. århundreder, hvor europæiske mænd med spidse skæg og pantaloons sejlede rundt på planeten og bestilte silke og krydderier. Alligevel indleder droner og robotter en ny efterforskningsæra, der gør det muligt for menneskeheden at gå længere ud i rummet, dykke dybere ned i havet, og endda afsløre nye fakta på steder, hvor forskere har kigget mange gange før.

En ny metode

Orengos hold fløj med droner over Palaikastros børstebeklædte enge og tog en række billeder, der ville hjælpe med at bygge en digital 3D-rekonstruktion af dets gamle landskab. Selv for bare en håndfuld år siden blev sådanne topografiske kort lavet med et hold, der langsomt gik hen over et websted, tog billeder og skrev noter.

"Det sparer en masse af tid,” begejstret Orengo.

Mens ubemandede køretøjer har gjort adskillige bemærkelsesværdige opdagelser gennem årtierne, såsom resterne af Titanic i 1985 og tegn på mikrobielt liv på Mars i 2013 bliver de tilgængelige for mere end blot regering og venturekapitalfinansieret missioner, hvilket gør det muligt for borgerforskere, startups og akademikere at kortlægge nye territorier.

For kort tid siden genopdagede en drone en hibiscus vildblomst længe troet uddød på klipperne i Hawaiis Kalalau-dal. Robotter har opdaget cusk-ål og slikkehajer dybt i den Californiske Golf, hvor iltkoncentrationen er mindre end 1 procent af, hvad der er på land.

Ved at bruge en kombination af dronefotografering, satellitdata og computeralgoritmer byggede Orengos team en model af terrænet og filtrerede det derefter for "mikro-topografier."

"Med denne metode var jeg i stand til at identificere feltsystemer, terrasser og strukturer, der ikke var synlige uden droner og højopløsningstopografi," siger han. "Jeg var i stand til at se et landskab, der bogstaveligt talt var usynligt. Dette landskab havde meget vigtige spor til, hvordan civilisationen opførte sig. Den slags økonomi, de havde."

I et papir offentliggjort i American Journal of Archaeology, brugte Orengo sit holds resultater til at foreslå en ny teori om, hvordan den minoiske by opstod. Mens mange historikere mener, at civilisationen var baseret på landbrug, fandt Orengo et landskab, der var designet, opdelt og indrettet til en fårebaseret økonomi.

"Det var ret anderledes, end folk havde antaget indtil da," siger han. "Dronen hjalp os med at se ting, vi ellers ikke kunne have set."

Udforske fortiden, nutiden og fremtiden

Droner sætter os ikke kun i stand til at se ind i fortiden, men også nutiden og den mulige fremtid. NASA har sendt droner og robotter ind i vulkanske tunneler og marskratere.

"Roboter vil give os mulighed for at udforske steder 100 eller 200 eller 500 år, før vi nogensinde ville være i stand til at gøre det i kødet," siger Aaron Parness, som tidligere har ledet NASAs Extreme Environments Robotics-team. "De vil også give os mulighed for at gå steder, hvor det er umuligt for et menneske at overleve."

NASA har planer om at sende rovere til planeter og måner langt ude i solsystemet. I mellemtiden har organisationens robotforskning indflydelse på moderplaneten. Geovidenskab har længe været en del af dets primære direktiv.

Nye robotter og droner er ofte inspireret af medlemmer af NASAs Jet Propulsion Laboratory, der stiller forskere et simpelt spørgsmål: "Hvad er de data, du ville ønske, du havde som du ikke kan få?” Svarene omfattede et hold af NASA-vulkanologer, der forklarede, hvordan de gerne vil se ind i sprækker, der snor sig gennem hærdet lava ind i det smeltede pools. Disse åbninger må kun være 25 centimeter brede.

"Vi ville sige," Vi tror, ​​vi kan bygge en robot, der kan falde ned i disse vulkanske udluftninger og brug derefter en Xbox Kinect-sensor, der vil kortlægge hele strukturen på vej ned," forklarer Parness. Testet ved Hawaiis Kilauea vulkan, er disse bots i stand til at få en nærbillede på hvordan magma strømmer op gennem klipperne til jordens overflade. Rekognosceringsdroiderne vil også have interplanetariske applikationer, da slumrende og aktive vulkaner er blevet set på Mars, Merkur og månen.

For nogle vulkaner og andre toppe er udfordringerne ikke kun varme og lava, men is og kuldioxid. NASAs Extreme Environments Robotics-team udviklede IceWorm at klatre op på blanke overflader. Isskruer stikker ud af robottens fødder, og en tryksensor instruerer dens hjerne om, hvor hårdt den skal bores for at opretholde balancen uden at flise overfladen. Benene kan bore ind i is og hente prøver. En sådan modstandsdygtig maskine kan også skynde sig inde i en gletsjer for at undersøge, hvor hurtigt den smelter. Og ja, der er også masser af is, der skal skaleres på andre himmellegemer såsom Enceladus, Saturns sjette måne og alles foretrukne dværgplanet i Kuiperbæltet, Pluto.

"De robotter, vi har på Mars i dag, er utrolige, men de kører på flade skråninger og er ikke designet til at gå til ekstreme terræner," forklarer Parness.

At krydse ethvert terræn

For at krydse forræderiske konturer udviklede Extreme Environments Robotics-teamet LEMUR (Limbed Excursion) Mechanical Utility Robot), som oprindeligt var tænkt som en reparationsassistent for International Space Station. Den firbenede kreation blomstrede op til en klatrerekognosceringsbot, der kunne skala takkede vertikaler og identificere mikrobielle livsformer. Som en del af en felttest steg LEMUR en skråning i Death Valley ved hjælp af laserimpulser til at bestemme en levedygtig vej.

LEMUR'ens fødder har innovative gribere, inspireret af "verdens mest adrætte klatredyr", gekkoen. Som Parness forklarer, har gekkofødder millioner af små hår, der udnytter van der Waals styrke for at gøre det muligt for dem tilsyneladende at trodse tyngdekraften - klatre i træer, klipper og, hvis du har reserveret den rigtige ferieovernatning, dit hotelværelses væg. NASAs iteration af gekkofødder, lavet med stål i stedet for hår, kan klæbe på overflader uanset temperatur, vakuum, lufttryk eller stråling.

Alligevel anerkender Parness Moder Natur som den oprindelige innovator: "Hvis gekkoen ikke eksisterede, ingen ville have fundet på ideen." De innovative mekaniske fødder har også praktiske applikationer. En virksomhed har licenseret patentet for gribefunktionaliteten og licenserer det til brug på samlebånd og andre former for industriel produktion.

Droner og robotter bliver hurtigt mere almindelige for forskere inden for adskillige udforskningsfelter. Orengo udgiver detaljerede artikler om hans teams metoder i håb om, at andre arkæologer vil forstå, hvordan man bruger værktøjerne. Et nyligt arbejde forklarede for eksempel måder at bruge dronefotografering til at kortlægge og kategorisere keramikskår (poteskår), som kan være nøglen til at forstå layoutet af en gammel by.

Mens Parness arbejder i disse dage hos Amazon (på et projekt, der i øjeblikket er under wraps), venter han på at høre tilbage fra NASA om finansiering af en mission, han hjalp med at foreslå kaldet Moon Diver. Til det vil robotter blive kastet ned på himmellegemet, som derefter vil sænke sig ned i tunneler under overfladen for at sende billeder og data tilbage.

"Vi tog til månen for 50 år siden, men det var først i 2010, at vi havde gode nok data til at indse, at der er gigantiske huller på månens overflade," siger Parness.

Forskeren forestiller sig en fremtid, hvor der jævnligt sættes droner ind. »Når man taler om solsystemet, tror jeg, vi kender til de første tre sider af bogen om det. Der er så meget mere at lære og opdage,” siger han. "Så snart du lærer, at disse ting eksisterer, er den menneskelige impuls at gå på opdagelse."

Redaktørens anbefalinger

• Den seneste vilde idé til udforskning af rummet? Robotter lavet af isstykker
• Verden har brug for et drone trafikkontrolsystem, så AirMap bygger et
• Amazons nye opfyldelsescenter-maskiner pakker kasser op til 5 gange hurtigere end mennesker
• Fra droner til smarte piller oplevede 2018 betydelige tekniske fremskridt inden for medicin
• Rise of the Machines: Her er hvor meget robotter og A.I. fremskridt i 2018