En robot i BB-8-stil för att utforska lavagrottorna på månen

"Välj ett jobb du älskar, och du kommer aldrig att behöva arbeta en dag i ditt liv." Citatet, apokryfiskt tillskrivet Konfucius, visas i e-postsignaturen till Andreas Nuechter, professor i robotik och telematik vid Julius-Maximilians-Universität i Würzburg (JMU) i Tyskland.

Nuechter leder ett projekt för att bygga en rullande robot som han hoppas ska användas för att utforska ett system av gömda lavagrottor på månen. Den sfäriska roboten, som ser ut lite som BB-8 från de nya Star Wars-filmerna, heter DAEDALUS, en akronym som står för Descent And Exploration in Deep Autonomy of Lunar Underground Structures.

Nuechter älskar sitt jobb. Men att bygga en helt ny typ av robot som kommer att använda lasrar för att semi-autonomt kartlägga en hittills outforskad del av månen är definitivt hårt arbete, vad någon än säger. Men tack vare forskare från JMU, Jacobs University Bremen GmbH, University of Padova och INAF-Astronomical Observatory of Padova, kan det bara vara möjligt.

Utforska månens underjordiska grottsystem

"Europeiska rymdorganisationen är mycket intresserade av att utforska lavarören på månen," sa Nuechter till Digital Trends.

För lite över ett decennium sedan, 2009, den japanska rymdfarkosten Kaguya upptäckte något intressant under en överflygning av månens Marius Hills-region. Det som från början såg ut som en djup krater visade sig vid närmare granskning vara ett hål. Denna hålighet - som Nuechter uppskattar är en grop på över 100 fot djup - tros vara ett lavarör, skapat av lava för miljarder år sedan, nu tomt. I botten av det här hålet, så går teorin, finns ett system av tunnlar som bildar ett grottnätverk under månens yta. Liknande lavarör, med en diameter på cirka 32 fot, har hittats på jorden på platser inklusive Lanzarote, Island och Hawaii. "Människor kan definitivt stå upp och gå där," sa Nuechter. "Det ser i princip ut som en stor grotta."

Att utforska det grottnätverket under Marius Hills takfönster är vad DAEDALUS är designat för att göra. "Lavarör är särskilt intressanta eftersom de faktiskt kan ge, inom en lång framtid, skydd åt människor från strålning och alla otäcka effekter du har på månen," förklarade Nuechter. "Om du planerar att leva på månen, skulle det vara vettigt att använda de befintliga geologiska strukturerna för att gå under jorden."

Istället för att använda en konventionell rover, är planen för DAEDALUS att använda en 46-centimeter, transparent sfärisk robot där den vetenskapliga instrument, såsom sensorer och strömförsörjning, finns i en skyddssfär gjord av ett material som t.ex plexiglas. Den skulle röra sig genom att rulla, med motoriserade komponenter inuti som kan flytta massans centrum. Alternativt, eller möjligen dessutom, undersöker forskarna en serie "pinnar" som skulle kunna sticka ut från robotens skal för att knuffa den, som en roddbåt kan använda åror för att driva bort den från Strand. Dessa kan också användas som ett stativ för att förankra roboten på ett ställe vid behov.

Tanken är att roboten, tillsammans med en Wi-Fi-mottagare, skulle kunna sänkas ner i lavarörsgropen med hjälp av en lättviktskran som också utvecklas som en del av ett European Space Agency-projekt. Väl på botten skulle den sedan använda kameror och lidar sensorer att skanna sin omgivning för att skapa en tredimensionell karta. "Nackdelen med kameror är att du behöver ett externt ljus," sa Nuechter. "Antingen behöver du solen, eller så behöver du en glödlampa. Men lidar är helt oberoende av [det kravet].”

Styr DAEDALUS

Nuechter sa att han inte var säker på hur omfattande grottnätverket kan vara. "Vi vet inte," sa han. "Vi är väldigt nyfikna. Allt jag kan säga är att vi planerar med dessa laserskannrar att kunna se upp till [650 fot.] Det skulle vara siktområdet för DAEDALUS. Vi planerar också att kunna flytta för att utforska miljön.”

Lavarör på jorden kan vara stora. En på Island är 100 fot bred, 33 fot hög och sträcker sig nästan 4 500 fot, med bara huvudtunneln den bästa delen av 3 000 fot lång. I vetenskapsjournalisten David Whitehouses fackbok Space 2069, skriver han att månens lavarör kan tänkas vara "tillräckligt stora för att hysa städer. Sådana rör skulle kunna ge skydd för en framtida månbas."

DAEDALUS kommer att vara delvis självständig i sin verksamhet. På grund av den tid det tar för en radiosignal att resa till månen från jorden är begreppet direkt övervakning uteslutet. "Om du inte kan göra direkt övervakning på grund av förseningarna, och det finns något som liknar en fördröjning längre än 300 millisekunder, då måste du komma på något annat," sa Nuechter. Att "något annat" kommer att vara ett hybridkontrollsystem där den mänskliga operatören kommer att specificera breda kommandon ("gå till x koordinater och ta y bilder”), och sedan kan roboten vidta vissa autonoma åtgärder för att ta reda på de mellanliggande stegen.

DAEDALUS-projektet är fortfarande ett pågående arbete, men har ännu inte getts officiellt klartecken från Europeiska rymdorganisationen. Det är troligt att det inte kommer att sättas in på ett decennium till. Nuechter sa dock att han är övertygad om att tekniken kommer att vara redo att gå mycket tidigare än så.

"Vi tror att detta är realiserbart med dagens teknologier, vi behöver inte vänta något som 10-15 år", noterade han. "Jag har [arbetat inom detta område i] ungefär 20 år och forskat främst inom robotik och laserskanning. Under de senaste 20 åren har robotik och laserskanning utvecklats mycket till den punkt där den typ av uppdrag vi föreslår har blivit genomförbar."

Redaktörens rekommendationer

• Den senaste vilda idén för rymdutforskning? Robotar gjorda av isbitar
• NASA ber om allmänhetens hjälp att designa en robot för att gräva på månen
• Möt OffWorld, startupen som vill bryta månen med en svärm av robotar
• Filosofisk ryskbyggd robot är på väg till den internationella rymdstationen
• NASA vill ha din hjälp med att utveckla autonoma robotar för att utforska andra världar