Robot Es Bisa Menjadi Kunci Eksplorasi Luar Angkasa di Masa Depan

“Saat itu menjelang fajar di dunia dingin Enceladus, bulan terbesar keenam Saturnus, ketika robot es mulai bergerak. Menerima perintah berbaris dari jarak setengah miliar mil, penjelajah yang membeku itu bergerak-gerak, bersenandung, dan retak pada suhu ratusan derajat di bawah titik beku.

“Ini bukanlah robot yang hanya ditutupi lapisan es tipis, seperti mobil yang ditinggalkan pada malam musim dingin. Sebaliknya, mereka hampir seluruhnya dipahat dari bongkahan es yang besar; patung raksasa dan beku yang bergerak dan menjelajahi permukaan salah satu dunia paling menarik di tata surya yang belum dijelajahi, yang digerakkan oleh pencarian kehidupan.”

Cara fiksi ilmiah yang dramatis untuk membuka artikel tentang konsep baru pembuatan robot? Sangat mungkin. Namun jika peneliti dari Lab GRASP (yaitu Robotika Umum, Otomasi, Penginderaan, dan Persepsi) di Universitas Pennsylvania di Philadelphia benar, ini mungkin tidak akan bertahan lama dalam fiksi ilmiah.

Heck, itu bisa segera masuk dalam kategori akal sehat.

Masalah dengan Rover

Kendaraan penjelajah yang dikendalikan dari jarak jauh telah digunakan sebagai bagian dari eksplorasi ruang angkasa selama beberapa dekade. NASA menyertakan Kendaraan Keliling Bulan dalam tiga misi Apollo, dimulai dengan Apollo 15, yang mendarat di bulan pada Juli 1971. Mars Exploration Rover Opportunity beroperasi aktif di planet merah selama satu setengah dekade, dari tahun 2004 hingga awal 2019.

Namun meskipun robot penjelajah semacam ini dibuat agar kuat, kemampuan bertahan hidup mereka ada batasnya. Itu Curiosity seukuran mobil mengalami kerusakan ban yang parah saat melintasi permukaan Mars, dibumbui dengan bebatuan tajam. “Jika ada mekanik di Mars, NASA mungkin sudah membawa penjelajah Curiosity ke bengkelnya sekarang,” pendapat Space.com.

Sementara itu, misi Opportunity yang sudah berjalan lama menjadi gelap selamanya setelah badai debu hebat pada tahun 2018. Hal ini mengaburkan panel surya sehingga kehabisan baterai. NASA bertahan selama satu tahun lagi sebelum akhirnya mengakui misinya telah berhasil berakhir lebih awal, tanpa basa-basi. Kembaran identiknya, Spirit, sebelumnya dinyatakan meninggal pada tahun 2011 setelah terjebak di pasir Mars.

Hal ini menjadi masalah karena, meskipun biaya pembuatan robot bisa mencapai jutaan dolar, robot-robot tersebut merupakan inti dari misi yang bisa menghabiskan biaya hingga miliaran dolar. Jika mengalami kerusakan atau gangguan teknis, baik itu hanya kerusakan ban atau debu pada panel surya, ini berarti bahwa semua upaya yang dilakukan hingga saat itu – proses konstruksi, peluncuran roket, pendaratan – adalah untuk tujuan tersebut nol. Ini seperti harus meninggalkan supercar baru Anda selamanya di pinggir jalan karena Anda mengalami kecelakaan.

Itu sebabnya para peneliti ingin membuat robot modular yang dapat memperbaiki atau memperbesar dirinya sendiri dalam skenario di mana pengiriman pengganti tidak mungkin dilakukan dari segi biaya dan logistik perspektif. Mereka bahkan, secara teori, dapat membuat replika diri mereka sendiri atau robot lain secara keseluruhan. Untuk melakukan hal ini, mereka akan menggunakan bahan-bahan lokal – seperti, misalnya, es di bulan es.

Masuk ke IceBot

Di sinilah proyek IceBot dari GRASP Lab muncul. “IceBot adalah robot pertama yang terbuat dari es,” Devin Caroll, penulis utama proyek ini, mengatakan kepada Digital Trends. “[Dalam karya baru kami, kami menghadirkan] sebuah bukti konsep, robot roda dua untuk menunjukkan kelayakan membuat robot dari es. Tujuan kami dengan teknologi ini adalah untuk meningkatkan kemampuan perbaikan mandiri, konfigurasi ulang mandiri, dan replikasi mandiri robot eksplorasi. Dengan membuat robot seperti ini, kami selangkah lebih dekat ke sistem replikasi diri yang sebenarnya – sistem yang dapat menggunakan bahan-bahan dari lingkungan lokal untuk memperbaiki, menambah, dan mereplikasi dirinya sendiri.”

Carroll dan kolaborator Mark Yim memulai proyek mereka dengan mengeksplorasi cara membuat robot menggunakan bahan-bahan yang ditemukan. Hal ini akan membantu memperluas ketahanan sistem yang beroperasi di lokasi yang jauh atau tidak bersahabat dengan memungkinkan mereka mendaur ulang dan menggunakan kembali peralatan yang ditemukan di lingkungan setempat.

“Kami memilih menggunakan es sebagai bahan bangunan utama karena fleksibilitas desainnya,” lanjut Carroll. “Ketertarikan terhadap lingkungan es relatif tinggi karena penelitian terkait perubahan iklim, serta eksplorasi ekstra-terestrial. Menggunakan es sebagai bahan bangunan memungkinkan kami memperbaiki robot dengan cepat, sehingga memperpanjang umur operasional sistem saat mengumpulkan data di lingkungan terpencil dan keras ini.”

Tentu saja, lokasinya tidak harus sejauh Enceladus. Bisa jadi di suatu tempat yang lebih dekat dengan rumah, seperti Antartika, di mana robot yang dikendalikan dari jarak jauh juga dapat berguna untuk melakukan penelitian. Dalam kedua kasus tersebut, ketika unsur-unsur mulai terkikis atau rusak, unsur-unsur baru dapat diciptakan sebagai penggantinya, sama seperti tubuh biologis dapat beregenerasi.

Para peneliti sejauh ini telah membangun robot demo pembuktian konsep yang mampu beroperasi selama beberapa waktu di keduanya lingkungan bersuhu ruangan dan di bawah nol, berjalan di atas permukaan karet keras dan mendaki es, miring landai. Selain badan es, ia menggunakan mikrokontroler Arduino Micro, modul Bluetooth, dan beberapa komponen pabrikan lainnya.

Perjalanan masih panjang

Namun, ini masih awal. Membuktikan bahwa robot dengan tubuh yang terbuat dari es dapat berfungsi adalah satu hal. Namun bagian besar dan sangat sulit dari proyek ini – pembuatan komponen es secara mandiri – masih belum dapat dibuktikan. Para peneliti sedang mempertimbangkan berbagai pendekatan, termasuk pencetakan 3D, pencetakan, dan permesinan, yang masing-masing memiliki pro dan kontra.

“Tujuan langsung kami adalah merancang sambungan modul yang memungkinkan kami mengotomatiskan proses perakitan,” kata Carroll. “Kami akan dapat menggunakan otomatisasi untuk menggabungkan aktuator kami dengan es daripada membuat robot dengan tangan. Sehubungan dengan hal ini, kami sedang mengembangkan efektor akhir untuk memanipulasi balok es tanpa merusaknya secara permanen, seperti yang dapat terjadi melalui penggunaan pengencang tradisional seperti sekrup.”

Dia melanjutkan: “Tantangan desain menarik yang harus kita selesaikan dengan kedua arah ini adalah memastikan bahwa kita memaksimalkan kekuatan sambungan sementara jumlah energi yang digunakan untuk menyatukan komponen dengan es adalah diminimalkan. Di lingkungan terpencil, energi merupakan komoditas yang bernilai. Sistem seperti IceBot hanya akan efektif jika kita mempertimbangkan penggunaan energi saat merancangnya.”

Proyek seperti ini akan menjadi lebih penting. Dalam tradisi pionir, mampu memanfaatkan material lokal baru untuk segala hal makanan yang sedang tumbuh ke membangun habitat adalah bagian penting untuk bertahan hidup – dan berkembang – di luar angkasa. Robot yang tidak perlu dikirim, dengan biaya besar, dari Bumi ke mana pun mereka pergi adalah satu lagi bagian dari teka-teki.

Makalah yang menjelaskan proyek IceBot berjudul “Robot Terbuat Dari Es: Analisis Teknik Pembuatan,” baru-baru ini dipresentasikan di IROS (Konferensi Internasional tentang Robotika dan Sistem Cerdas) 2020.

Rekomendasi Editor

• Robot-robot yang terus berevolusi dan dapat mereplikasi diri kini hadir — namun jangan khawatir akan terjadinya pemberontakan
• Saksikan SpaceX berlatih pelarian darurat dari kapsul Crew Dragon-nya
• Era eksplorasi manusia telah berlalu. Mesin akan mengambilnya dari sini
• Solar Orbiter mengirimkan kembali pengukuran pertama dari luar angkasa hanya beberapa hari setelah peluncuran
• Antena Deep Space Network terbaru NASA akan menerima sinyal laser dari Mars