רובוטי קרח עשויים להיות המפתח לחקר החלל העתידי

"זה היה ממש בסביבות עלות השחר בעולם הקפוא של אנקלדוס, הירח השישי בגודלו של שבתאי, כאשר רובוטי הקרח החלו להתעורר. כשהם קיבלו את פקודות הצעידה שלהם ממרחק של חצי מיליארד קילומטרים, הרוברים הקפואים התעוותו וזמזמו וסדקו בטמפרטורות של מאות מעלות מתחת לנקודת הקיפאון.

"אלה לא היו רובוטים שפשוט כוסו בשכבה דקה של קרח, כמו מכונית שנשארה בחוץ בליל חורף קר. במקום זאת, הם נחצבו כמעט אך ורק מתוך גושי קרח גדולים; פסלים ענקיים וקפואים שהניעו וחקרו את פני השטח של אחד העולמות הבלתי נחקרים ביותר של מערכת השמש, מונפשים על ידי החיפוש אחר חיים".

דרך מדע בדיוני דרמטית לפתוח מאמר על קונספט חדש לבניית רובוטים? ייתכן מאוד. אבל אם חוקרים מה מעבדת GRASP (זהו רובוטיקה כללית, אוטומציה, חישה ותפיסה) באוניברסיטת פנסילבניה בפילדלפיה נכונים, ייתכן שזה לא יישאר מדע בדיוני יותר מדי זמן.

לעזאזל, זה יכול להיות די בקרוב תחת הקטגוריה של שכל ישר.

הצרות עם רובר

רוברים בשלט רחוק שימשו כחלק מחקר החלל עשרות שנים אחורה. נאס"א כללה כלי רכב נודדים הירחי בשלוש ממשימות אפולו שלה, החל מאפולו 15, שנחת על הירח ביולי 1971. הזדמנות ה-Mars Exploration Rover הייתה בשירות פעיל על כוכב לכת אדום במשך עשור וחצי, מ-2004 ועד תחילת 2019.

אבל בעוד שסוגים אלה של רובוטים חקרניים בנויים להיות חזקים, יש גבול לשרידות שלהם. ה Curiosity בגודל מכונית ספג נזקים חמורים בצמיגים בזמן שעשה את דרכו על פני השטח של מאדים, מפולפל כמו שהוא בסלעים חדים. "אם היו מכונאים על מאדים, ייתכן ש-NASA כבר לקחה את הרובר Curiosity לחנות עד עכשיו," סבר Space.com.

בינתיים, משימת ההזדמנות הארוכה החשיכה סופית בעקבות סערת אבק עזה ב-2018. זה הסתיר את הפאנלים הסולאריים שלו, והותיר לו את הסוללה. נאס"א נצמדה לשנה נוספת לפני שהודתה סופית שהמשימה הייתה להגיע לסוף מוקדם ולא טקסי. התאום הזהה שלו, ספיריט, נקבע בעבר מותו ב-2011 לאחר שנתקע בחול מאדים.

זו בעיה מכיוון שלמרות שהרובוטים עשויים לעלות מיליונים, הם נמצאים במרכז של משימות שעלולות להגיע למיליארדי דולרים. אם הם סובלים מנזק או חוסר מזל טכני, לא משנה אם זה רק צמיגים פגומים או אבק על הפאנלים הסולאריים, זה אומר שכל המאמץ עד אז - תהליך הבנייה, שיגור הרקטות, הנחיתה - מיועד אֶפֶס. זה כמו שצריך לנטוש סופית את מכונית העל החדשה שלך בצד הדרך כי סבלת משטרות.

זו הסיבה שהחוקרים רוצים לבנות רובוטים מודולריים שיכולים לתקן או להגדיל את עצמם בדרך אחרת בתרחישים שבהם משלוח בתחליף פשוט אינו אפשרי מעלות ולוגיסטיקה נקודת מבט. הם אפילו יכולים, בתיאוריה, לבנות העתקים של עצמם או של רובוטים אחרים לחלוטין. לשם כך, הם ישתמשו בחומרים מקומיים - כמו, למשל, קרח על ירח קרח.

היכנס ל- IceBot

כאן נכנס לתמונה פרויקט IceBot של מעבדת GRASP. "IceBot הוא רובוט ראשון מסוגו העשוי מקרח," דווין קרול, המחבר הראשי בפרויקט, אמר ל-Digital Trends. "[בעבודה החדשה שלנו, אנו מציגים] רובוט דו-גלגלי מוכח למושג כדי להראות את ההיתכנות של בניית רובוטים מקרח. הכוונה שלנו עם טכנולוגיה זו היא לקדם את יכולות התיקון העצמי, הקונפיגורציה העצמית והשכפול העצמי של רובוטי חקר. ביצירת רובוט כזה, אנחנו צעד אחד קרוב יותר למערכת אמיתית המשכפלת את עצמה - כזו שיכולה להשתמש בחומרים מהסביבה המקומית כדי לתקן, להגדיל ולשכפל את עצמה".

קרול ומשתף פעולה מארק ים התחילו את הפרויקט שלהם בבחינת דרכים לבנות רובוטים באמצעות חומרים שנמצאו. זה יעזור להרחיב את החוסן של מערכות כאלה הפועלות במקומות מרוחקים או עוינים על ידי כך שיאפשרו להן למחזר ולעשות שימוש חוזר בציוד שנמצא בסביבה המקומית.

"בחרנו להשתמש בקרח כחומר הבנייה העיקרי שלנו בגלל הגמישות העיצובית שלו", המשיך קרול. "העניין בסביבות קפואות גבוה יחסית בגלל מחקרים הקשורים לשינויי אקלים, כמו גם חקר מחוץ לכדור הארץ. השימוש בקרח כחומר בניין מאפשר לנו לתקן את הרובוט תוך כדי תנועה, ולהאריך את אורך החיים התפעולי הכולל של המערכת כשהיא אוספת נתונים בסביבות מרוחקות וקשות אלו".

זה לא צריך להיות איפשהו רחוק כמו אנקלדוס, כמובן. זה יכול להיות מקום קרוב יותר לבית, כמו אנטארקטיקה, שם רובוטים בשלט רחוק יכולים להיות שימושיים גם לביצוע מחקר. בכל מקרה, כאשר האלמנטים מתחילים להישחק או להתפרק, יכולים להיווצר חדשים כתחליפים, בדיוק באותו אופן שבו גופים ביולוגיים יכולים להתחדש.

החוקרים בנו עד כה רובוט הדגמה הוכחה למושג המסוגל לפעול לתקופות בשניהם סביבות בטמפרטורת החדר ובסביבות מתחת לאפס, נוסעים על משטחי גומי קשיחים ומטפסים קפואים, נוטים רמפות. יחד עם גוף הקרח, הוא משתמש במיקרו-בקר Arduino Micro, מודול בלוטות' ועוד כמה רכיבים מיוצרים.

הדרך עוד ארוכה

עם זאת, זה עדיין ימים מוקדמים. להוכיח שרובוט עם גוף עשוי מקרח יכול לתפקד זה דבר אחד. אבל חלק גדול, וקשה מאוד, בפרויקט - ייצור רכיבי הקרח באופן אוטונומי - טרם הוכח. החוקרים בוחנים מספר גישות, כולל הדפסה תלת מימדית, יציקה ועיבוד שבבי, שלכל אחת מהן יש את היתרונות והחסרונות שלה.

"המטרה המיידית שלנו היא לתכנן מפרק מודול שיאפשר לנו להפוך את תהליך ההרכבה לאוטומטי", אמר קרול. "נוכל להשתמש באוטומציה כדי לחבר את המפעילים שלנו עם הקרח במקום לבנות את הרובוט ביד. יחד עם זה, אנו מפתחים אפקטור קצה לתמרן גושי קרח מבלי לעוות אותם לצמיתות, כפי שהיה קורה באמצעות מחברים מסורתיים כמו ברגים".

הוא המשיך: "אתגר עיצובי מעניין שעלינו לפתור בשני הכיוונים הללו הוא להבטיח שאנחנו למקסם את חוזק החיבור בזמן שכמות האנרגיה המשמשת לחיבור הרכיבים עם הקרח היא ממוזער. בסביבות מרוחקות, אנרגיה היא מצרך מוערך. מערכות כמו IceBot יהיו יעילות רק אם ניקח בחשבון את צריכת האנרגיה בתכנון שלהן".

פרויקטים כאלה רק הולכים להיות חשובים יותר. במסורת החלוצית, היכולת להשתמש בחומרים חדשים ומקומיים לכל דבר גידול מזון ל בניית בתי גידול הוא חלק מכריע בהישרדות - ושגשוג - בחלל. רובוטים שלא חייבים להישלח, בהוצאות עצומות, מכדור הארץ לכל מקום שהם צריכים ללכת הוא עוד חלק מהפאזל.

מאמר המתאר את פרויקט IceBot, שכותרתו "רובוטים עשויים מקרח: ניתוח של טכניקות ייצור", הוצג לאחרונה ב- IROS (הכנס הבינלאומי לרבוטיקה ומערכות אינטליגנטיות) 2020.

המלצות עורכים

• רובוטים מתפתחים ומשכפלים את עצמם נמצאים כאן - אבל אל תדאג לגבי התקוממות
• צפו ב-SpaceX מתרגלת בריחת חירום מקפסולת Crew Dragon שלה
• עידן החקירה האנושית מאחורינו. מכונות ייקחו את זה מכאן
• Solar Orbiter שולח חזרה מדידות ראשונות מהחלל ימים ספורים לאחר השיגור
• אנטנת רשת החלל העמוק החדשה ביותר של נאס"א תקבל אותות לייזר ממאדים