L’era dell’esplorazione umana è alle nostre spalle. Le macchine lo prenderanno da qui

Il professor Hector Orengo a Palaikastro. Foto per gentile concessione di H. Orengo.

Situata sulla costa orientale di Creta, Palaikastro è nota per le montagne ricche di erbe, le sorgenti di acqua dolce e numerosi siti storici. Durante l'età del bronzo, intorno al 2000 a.C., la pittoresca località era un centro commerciale. Anche se alcuni vacanzieri attualmente vengono a vedere gli alberi di sicomoro della città, le viste sul mare e le rovine architettoniche minoiche, la città di 1.100 abitanti rimane lontana dai tipici percorsi turistici.

Contenuti

  • Una nuova metodologia
  • Esplorare il passato, il presente e il futuro
  • Attraversando qualsiasi terreno

Il dottor Hector Orengo non è venuto qui per vedere le solite cose. Ha camminato qui con una squadra di archeologi per osservare da vicino il terreno e per vedere cose che non possono essere viste ad occhio nudo.

“Ho potuto vedere un paesaggio letteralmente invisibile”

Ci sono molte ipotesi su come ebbe inizio la complessa civiltà minoica. La prova di alcune di queste teorie può essere trovata sopra, dentro e sotto il suolo. Per comprendere la vita migliaia di anni fa, Orengo aveva bisogno di creare una mappa topografica ad alta risoluzione del paesaggio che mostrasse piccole deviazioni nella superficie del campo.

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"Molti di questi cambiamenti non sono visibili perché potrebbero essere alti solo pochi centimetri", dice.

Il professor Hector Orengo vola con un drone sopra Palaikastro. Foto per gentile concessione di H. Orengo.

Lo studioso dell’Istituto catalano di archeologia classica è solo uno dei tanti ricercatori che si rivolgono a droni e robot per scrutare il mondo nascosto. La maggior parte degli studenti delle scuole superiori pensa all'era dell'esplorazione come al periodo di tempo compreso tra il 15 e il 17 secoli in cui uomini europei con barbe a punta e pantaloni navigavano intorno al pianeta, ordinando seta e spezie. Eppure droni e robot stanno inaugurando una nuova era di ricerca, consentendo all’umanità di spingersi più lontano nello spazio. immergersi più a fondo nell'oceano e persino scoprire nuovi fatti in luoghi in cui i ricercatori hanno guardato molte volte in precedenza.

Una nuova metodologia

Il team di Orengo ha fatto volare i droni sui prati ricoperti di cespugli di Palaikastro, scattando una serie di foto che avrebbero aiutato a costruire una ricostruzione digitale in 3D del suo antico paesaggio. Anche solo una manciata di anni fa, tali mappe topografiche venivano realizzate con una squadra che camminava lentamente su un sito, scattando foto e scarabocchiando appunti.

“Si risparmia molto di tempo”, afferma entusiasta Orengo.

Sebbene nel corso dei decenni i veicoli senza equipaggio abbiano fatto numerose scoperte degne di nota, come i resti del Titanic nel 1985 e segni di vita microbica su Marte nel 2013, stanno diventando accessibili non solo al governo e ai capitali di rischio missioni, consentendo a scienziati cittadini, startup e accademici di tracciare nuovi territori.

“I robot ci permetteranno di esplorare luoghi 100, 200 o 500 anni prima che potremmo farlo dal vivo”

Non molto tempo fa, un drone ha riscoperto un fiore di campo di ibisco a lungo ritenuto estinto sulle scogliere della valle Kalalau delle Hawaii. I robot hanno scoperto le anguille e gattucci lecca-lecca nelle profondità del Golfo della California, dove la concentrazione di ossigeno è inferiore all’1% di quella presente sulla terra.

Utilizzando una combinazione di fotografie di droni, dati satellitari e algoritmi informatici, il team di Orengo ha costruito un modello del terreno e poi lo ha filtrato per “micro-topografie”.

Aaron Parness durante i suoi giorni con il Jet Propulsion Laboratory della NASA. Foto per gentile concessione della NASA.

"Con questa metodologia, sono stato in grado di identificare sistemi di campo, terrazze e strutture che non erano visibili senza i droni e la topografia ad alta risoluzione", afferma. “Ho potuto vedere un paesaggio letteralmente invisibile. Questo paesaggio conteneva indizi molto importanti sul comportamento della civiltà. Il tipo di economia che avevano”.

In un articolo pubblicato su Giornale americano di archeologia, Orengo ha utilizzato le scoperte del suo team per proporre una nuova teoria su come è emersa la città minoica. Mentre molti storici credono che la civiltà fosse basata sull’agricoltura, Orengo trovò un paesaggio progettato, diviso e organizzato per un’economia basata sulle pecore.

"Era molto diverso da quello che la gente aveva pensato fino ad allora", dice. “Il drone ci ha aiutato a vedere cose che altrimenti non avremmo potuto vedere”.

Il robot rampicante della NASA scala le scogliere e cerca la vita

Esplorare il passato, il presente e il futuro

I droni non solo ci permettono di guardare al passato, ma anche al presente e al possibile futuro. La NASA ha inviato droni e robot nei tunnel vulcanici e nei crateri marziani.

“I robot ci permetteranno di esplorare luoghi 100, 200 o 500 anni prima che potremmo farlo dal vivo”, afferma Aaron Parness, che in precedenza ha guidato il team Extreme Environments Robotics della NASA. “Ci permetteranno anche di andare in posti dove è impossibile per un essere umano sopravvivere”.

La NASA ha in programma di inviare rover su pianeti e lune nelle zone più remote del sistema solare. Nel frattempo, la ricerca robotica dell’organizzazione ha un impatto sul pianeta madre. Le scienze della Terra fanno da tempo parte della sua direttiva principale.

“I robot che abbiamo oggi su Marte sono incredibili, ma guidano su pendii pianeggianti e non sono progettati per andare su terreni estremi”.

I nuovi robot e droni sono spesso ispirati dai membri del Jet Propulsion Laboratory della NASA che pongono agli scienziati una semplice domanda: “Quali sono i dati che vorresti avere?” che non puoi ottenere?" Le risposte includevano un team di vulcanologi della NASA che spiegavano come vorrebbero vedere nelle fessure che si insinuano attraverso la lava indurita nel fuso. piscine. Queste aperture possono essere larghe solo 25 centimetri.

“Diremmo: ‘Pensiamo di poter costruire un robot in grado di scendere in questi luoghi bocche vulcaniche e quindi utilizzare un sensore Xbox Kinect che mapperà tutta la struttura durante la discesa", spiega Parness. Testati sul vulcano Kilauea delle Hawaii, questi robot sono in grado di ottenere un sguardo da vicino su come il magma scorre attraverso le falesie fino alla superficie terrestre. I droidi da ricognizione avranno anche applicazioni interplanetarie poiché vulcani dormienti e attivi sono stati avvistati su Marte, Mercurio e sulla Luna.

Aaron Parness testa le sue "pinze da geco" a gravità zero. Foto per gentile concessione della NASA.

Per alcuni vulcani e altre vette, le sfide non sono solo il calore e la lava, ma anche il ghiaccio e l’anidride carbonica. Il team Extreme Environments Robotics della NASA ha sviluppato il Vermeghiaccio per arrampicarsi su superfici lucide. Le viti da ghiaccio sporgono dai piedi del robot e un sensore di pressione istruisce il suo cervello sulla forza da perforare per mantenere l'equilibrio senza scheggiare la superficie. Le gambe possono perforare il ghiaccio e recuperare campioni. Una macchina così resistente potrebbe anche correre all’interno di un ghiacciaio per valutare la velocità con cui si sta sciogliendo. E sì, c'è anche molto ghiaccio da scalare su altri corpi celesti come Encelado, la sesta luna di Saturno, e il pianeta nano preferito da tutti nella cintura di Kuiper, Plutone.

“I robot che abbiamo oggi su Marte sono incredibili, ma guidano su pendii pianeggianti e non sono progettati per andare su terreni estremi”, spiega Parness.

Attraversando qualsiasi terreno

Per attraversare contorni insidiosi, il team di Extreme Environments Robotics ha sviluppato LEMUR (Limbed Excursion Mechanical Utility Robot), originariamente concepito come assistente di riparazione per lo spazio internazionale Stazione. La creazione a quattro arti sbocciò in un robot da ricognizione in grado di farlo scalare le verticali frastagliate e identificare le forme di vita microbica. Nell'ambito di un test sul campo, il LEMUR ha risalito un pendio nella Valle della Morte, utilizzando impulsi laser per determinare un percorso praticabile.

“Siamo andati sulla Luna 50 anni fa, ma solo nel 2010 abbiamo avuto dati sufficientemente validi per renderci conto che ci sono buchi giganti sulla superficie della Luna”.

I piedi del LEMUR sono dotati di pinze innovative, ispirate a "l'animale arrampicatore più agile del mondo", il geco. Come spiega Parness, i piedi dei gechi hanno milioni di minuscoli peli che vengono utilizzati forza di van der Waals per consentire loro di sfidare apparentemente la gravità: arrampicarsi su alberi, rocce e, se hai prenotato la giusta sistemazione per le vacanze, sul muro della tua camera d'albergo. L’iterazione delle zampe di geco della NASA, realizzate con acciaio anziché peli, può aderire alle superfici indipendentemente dalla temperatura, dal vuoto, dalla pressione dell’aria o dalle radiazioni.

Tuttavia, Parness riconosce Madre Natura come l’innovatore originale: “Se il geco non esistesse, nessuno avrebbe avuto l’idea”. Gli innovativi piedini meccanici hanno anche praticità applicazioni. Una società ha concesso in licenza il brevetto per la funzionalità di presa e lo concede in licenza per l'uso su catene di montaggio e altri tipi di produzione industriale.

Droni e robot stanno rapidamente diventando sempre più comuni per i ricercatori in numerosi campi esplorativi. Orengo pubblica documenti dettagliati sulle metodologie dei suoi team nella speranza che altri archeologi capiscano come utilizzare gli strumenti. Un lavoro recente, ad esempio, ha spiegato come utilizzare la fotografia con i droni per mappare e classificare frammenti di ceramica (cocci), che possono essere fondamentali per comprendere l’impianto di un antico abitato.

Mentre Parness lavora in questi giorni presso Amazon (su un progetto attualmente nascosto), sta aspettando di ricevere notizie dalla NASA sui finanziamenti per una missione che ha contribuito a proporre chiamata Moon Diver. Per questo, i robot verranno lanciati sul corpo celeste che poi si abbasseranno nei tunnel sotto la superficie per trasmettere immagini e dati.

“Siamo andati sulla Luna 50 anni fa, ma solo nel 2010 abbiamo avuto dati sufficientemente validi per renderci conto che ci sono buchi giganti sulla superficie della Luna”, afferma Parness.

Il ricercatore immagina un futuro in cui i droni verranno impiegati regolarmente. “Quando parli del sistema solare, penso che ne conosciamo le prime tre pagine del libro. C’è molto altro da imparare e scoprire”, afferma. "Non appena impari che queste cose esistono, l'impulso umano è quello di andare ad esplorare."

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