Mars'ı Kolonileştirmemize İzin Verecek Robot Öncüleriyle Tanışın

NASA'nın yaklaşmakta olan projesinden Ay'dan Mars'a misyon Elon Musk'un iddialı planlarına SpaceX Yıldız Gemisi kullanın Sonunda Mars'ı kolonileştirmek için, Kızıl Gezegene yerleşme yarışı çoktan başladı. Ancak insanlar Mars'ı ziyaret edip orada uzun vadeli bir üs kurmadan önce, arazinin yapısını görmek ve burayı insanlı görevlere hazırlamak için keşif görevlileri göndermemiz gerekiyor.

Önümüzdeki yıllarda Mars'a göndereceğimiz mekanik öncüleri, kaşiflerin lastik izlerini takip edecek. Merak gezgini ve İçgörü iniş aracıancak yeni nesil Mars robotları, yeni bir dünyayı kolonileştirmenin zorluklarını karşılamak için gelişmiş yapay zeka, yeni itiş yöntemleri ve esnek küçük uydular kullanacak.

Mars ortamı için tasarım

Mars ortamına dayanabilecek makineler inşa etmenin belirgin zorlukları var. Birincisi, sıcaklıkların ortalama eksi 80 derece Fahrenheit civarında olduğu ve kutuplarda eksi 190 derece Fahrenheit'e indiği soğuk var. Bir de Dünya atmosferinin yoğunluğunun yalnızca yüzde biri olan ince atmosfer var. Ayrıca, Güneş ışınlarından gelen yoğun radyasyonun yanı sıra, gezegenin yüzeyindeki herhangi bir operasyon sırasında ortaya çıkan rahatsız edici toz da var.

Bu çevresel koşullar, mekanizmaların bozulmasına neden olan sıcaklık değişimlerinden robotik için sorunlar yaratır. Genişleyip büzülerek zamanla aşınır, dişlilerin içine toz kaçar ve bu da açıkta kalan parçaların kullanımını engeller. yağlama.

Uzaydan Sorumlu Başkan Yardımcısı Al Tadros, "Uzay robotiği için bile çok benzersiz ve sıra dışı bir ortam" dedi. Robotik kolları üreten şirket Maxar Technologies'de Altyapı ve Sivil Alan NASA'nın Mars gezicileri. Maxar'ın robotik kollarının yalnızca bu zorlu ortamda hayatta kalabilmesi değil, aynı zamanda kazma ve delme gibi bilimsel araştırmalara olanak sağlayan görevleri de yerine getirebilmesi gerekiyor.

Bir diğer husus ağırlık sınırlamalarıdır. Bir parçanın roketle Mars'a teslim edilmesi gerektiğinde, her gramın dikkate alınması ve hesaba katılması gerekir ve bu da malzemelerin dikkatli seçilmesini gerektirir. Tadros, "Yaptığımız işlerin çoğunda farklı alüminyum türleri kullanılıyor" diye açıkladı. "Ayrıca titanyum kullanıyoruz ve uygulamaya bağlı olarak bazı durumlarda karbon fiber kullanıyoruz." Diğer ağırlık tasarrufu yöntemleri arasında bazılarının içini boşaltmak da yer alıyor. Bal peteği matrisli kompozitten yapılabilecek bir robot kolunun uzunluğu gibi yapısal olarak çok güçlü olması gerekmeyen bölümler tüpler.

Robotların kendi başlarına keşfetmesine izin vermek

Bir gezici Mars yüzeyine teslim edildiğinde araştırmaya başlayabilir. Ancak Dünya'ya olan uzaklık nedeniyle mühendislerin gezicileri doğrudan kontrol etmesi mümkün değil. Bunun yerine, robotlar keşiflerinde bir dereceye kadar özerkliğe sahip ve NASA denetleyici komutayı kullanıyor.

Örnek olarak Tadros, "Geziciye bu yönde beş metre gitmesini söyleyebilirler" diyor. Bu komutun yürütülmesinde bir sorun varsa gezici duracak ve daha fazla talimat bekleyecektir. “Bu anlamda oldukça ilkel. Ancak gelecekte gemide özerkliğin olması arzu edilir, böylece gezici şunu fark eder: 'Ah, bana beş metre gitmem söylendi, ama burada bir kaya var. Arazinin açık olduğunu bildiğim için bu yöne gideceğim.”

Bir harita ve yerel bilgi sayesinde geziciler kendi başlarına navigasyon gerçekleştirebilecek. Hatta eninde sonunda bilimi bağımsız olarak gerçekleştirebilecekler, böylece bilim adamlarının yalnızca 'bu tür kayayı bul' gibi bir komut belirtmeleri yeterli olacak ve gezici bir numunenin yerini tespit edip analiz edebilecek. Bu tür bir özerklik, NASA'nın yaklaşmakta olan Ay misyonunun bir parçası olarak zaten planlanıyor. VIPER gezginidedi Tadros. "Buz ve diğer malzemeleri aramak için hızlı bir şekilde arama yapacak, regolite ve kayalara bakacak ve bunları karakterize edecek."

VIPER gibi robotiklerle ve Marskopter Mars 2020 projesinin bir parçası olarak başlatılan makinelerin Mars'ı gözlemlemesini ve keşfetmesini bekleyebiliriz. İnsanların hayatta kalmasına yardımcı olacak veya engel olacak yerel kaynaklar ve tehlikeler hakkında bilgi edinmek gezegen.

Mars Konumlandırma Sistemi Oluşturmak

İnsanların Mars'ta güvenli bir şekilde nereye inebileceklerini ve ihtiyaç duydukları kaynakları nerede bulabileceklerini bilmek kolonizasyona doğru ilk adımdır. Ancak bir ziyaret ile başka bir gezegende uzun süreli kalmak arasındaki gerçek fark, bir altyapı meselesidir. Sudan iletişime ve bina yaşam alanlarına kadar yaşamın temel ihtiyaçlarını sürdürülebilir bir şekilde sağlamanın bir yolunu bulmamız gerekecek.

Erken altyapı kurmanın bir yöntemi, küçük uyduların veya küçük uyduların kullanılmasıdır. "Mars'ı kolonileştirmeyi düşünüyorsanız, küçük uyduların devreye girdiği yer, altyapıyı kurmaktır. koloni için daha verimli tahrik sistemleri yaratan Orbion'un CEO'su Brad King dedi. küçük uydular. “Mars'ta hem Mars'taki iki nokta arasında hem de Mars'tan Dünya'ya kadar iletişim ağlarına ihtiyacımız var. Dünya'da bu sorunların çoğunu gezegenimizin etrafında dönen uydularla çözdük."

Küçük uydular, Mars'ta GPS'in eşdeğerini kurarak Mars'ta benzer işlevleri yerine getirebilir; buna Mars Konumlandırma Sistemi diyebiliriz. Ayrıca gezegenin yüzeyini keşfederek bölgeyi gelecek insanlar için hazırlayabilirler.

A'dan B'ye ulaşım

Sorun, uyduları Dünya'dan Mars'a uygun maliyetli bir şekilde ulaştırmak. Geleneksel olarak, gemiler uzayda kimyasal itiş gücüyle, yani itme kuvveti yaratmak için yakıt yakılarak hareket ettirilirdi. Bu, bir roketin Dünya atmosferini terk edip uzaya ulaşması için gereken itme kuvveti gibi büyük miktarda itme kuvveti yaratmanın harika bir yoludur. Ancak bu, o kadar büyük miktarda yakıt gerektirir ki, modern roketlerin en büyük kısmı yalnızca yakıt deposudur.

Uzayda ilerlemenin daha ucuz bir alternatifi, ksenon gibi hareketsiz bir maddeyi aracın arkasından fırlatmak için güneş enerjisini kullanan elektrikli tahrik sistemidir. Bu yöntem yakıt açısından oldukça verimli olup, çok az yakıtla uzun mesafelerin kat edilmesine olanak sağlar. Dezavantajı ise bu itme yönteminin düşük itme kuvvetine sahip olması ve dolayısıyla bir hedefe varmanın daha uzun sürmesidir. Elektrikli itiş gücü kullanarak Dünya'dan Mars'a bir araç göndermek, kimyasal itiş gücüyle yolculuğun altı ila dokuz ay arasında süreceği ile karşılaştırıldığında, birkaç yıl sürebilir.

Ancak bu prensip yalnızca küçük insansız araçlar için geçerli değildir. Elektrikli tahrikin belirgin bir avantajı, çok verimli bir şekilde ölçeklendirilmesidir: King, "Elektrikli tahrik teknolojisi büyüdükçe daha iyi çalışır" dedi. “Prensip olarak, elektrikli tahrikin ölçeğinin çok büyük, mürettebatlı görevlere genişletilmesini sınırlayan hiçbir şey yok. Oraya ulaşmak için Battlestar Galactica boyutunda bir gemi inşa ettiğiniz için ekonomik engellerle karşılaşmaya başlıyorsunuz.

Yakın zamanda uzaktaki asteroiti ziyaret eden Japon Uzay Ajansı'nın Hayabusa gemisi gibi projelerde elektrikli itiş gücü kullanıldı. Ryugu. Gelecekteki projelerde elektrikle çalışan gemiler için daha fazla plan var. güç ve tahrik elemanı NASA'nın Lunar Gateway istasyonunun güneş enerjili elektrik tahrikini kullanan (PPE) modülü, mevcut yeteneklerden üç kat daha güçlü olacak.

Otobüsü sürmek

Gezegenlere fırlatma ve iniş hâlâ kimyasal itiş gücü gerektirecek ancak aradaki yolculuk çok daha verimli hale getirilebilir. King, itici olmayan bir mürettebat aracının veya kargo aracının, Dünya ve Mars'ı geçecek bir bisiklet yörüngesine yerleştirilebileceğini öne sürüyor. "O zaman esasen bir şeyleri yukarıya gönderebilir ve hiçbir itiş gücü gerektirmeden Mars'a 'otobüse binebilirsiniz'" diye açıkladı. Benzer bir sistem daha önce de kullanılmıştı. Kepler Uzay TeleskobuDünya'yı takip eden güneş merkezli bir yörüngeye fırlatıldıktan sonra çok az yakıt kullandı.

Elbette Dünya'dan Mars'a gitmek yolculuğun sadece bir kısmı. Bir gemi Mars'a ulaştığında yavaşlaması ve yörüngeye girmesi gerekiyor. Bir aracı yavaşlatmak için genellikle iki yöntem vardır: yakıt gerektiren ters iticilerin kullanılması ve aerofrenleme. İkincisi, bir aracın Mars'ın dış atmosferine daldığı, aerodinamik sürtünmeyi kullanarak aracın enerjisini atmosferden çıktığında yörüngeye girebilecek kadar azalttığı yerdir.

Elektrikli tahrik kavramı geçtiğimiz birkaç on yıl boyunca biraz kenarda kaldı, ancak bu yeni projelerle birlikte ana akım haline geldi. King, "Artık büyük ölçekte uygulanıyor; bu, hava yolculuğunun pervaneli uçaklardan jet uçaklara geçişine benziyor" dedi.

Sensörler ve Yapay Zeka

Böylece yüzeyi araştırmak için robotlar, altyapıyı kurmak için de uydular gönderebiliriz. Hatta yaşam alanları gibi devasa yapıları, elektrikli itiş gücüyle minimum yakıt kullanarak uzayda taşıyabiliriz. Ancak Mars kolonizasyonunun zorlukları yalnızca insanlar gerçekten gezegendeki bir yaşam alanını işgal ettiğinde ortaya çıkmıyor. Önemli konulardan biri, yaşam alanlarının ve yapıların boş kalacakları uzun süreler boyunca nasıl korunabileceğidir. Örneğin NASA'nın Lunar Gateway istasyonu gibi planlanan projeler muhtemelen yalnızca 20 ila 30 kişi tarafından işgal edilecek potansiyel Mars için de benzer veya hatta daha düşük doluluk oranları bekleyebiliriz habitatlar.

Gezegen dışı yaşam alanlarının, özellikle en yakındaki insan milyonlarca kilometre uzaktayken kendilerini izleyebilmeleri ve düzeltebilmeleri gerekiyor. Bunun için de yapay zeka gerekiyor.

Yakın zamanda Uluslararası Uzay İstasyonuna gönderilen bir sistem, yapay zeka habitatının izlenmesi için temel oluşturabilir. Bosch'un SoundSee sistemi 20 mikrofon, bir kamera ve sıcaklık, nem ve basıncı kaydeden bir çevre sensörü içeren bir faydalı yükten oluşur. Bu sensörler çevreyle ilgili verileri, özellikle de sorunları tespit etmek için kullanılabilecek akustik bilgileri toplar.

Bosch araştırma bilimcisi Jonathan Macoskey, "İstasyonda bir sızıntı olduğunu düşünürseniz, yalnızca ultrasonik tonlar değil, aynı zamanda basınç kaybı da olur" diye açıkladı. "Hem basınç kaybı hem de ultrasonik ton ve diğer faktörleri görürsek, bu, sorunu tanımlamanın somut bir yoludur."

Tabii ki, ISS'deki bir sızıntı gürültülü, bariz ve çarpıcı olacaktır. Ancak özellikle insansız ortamlardaki birçok makine arızası, zaman içinde kademeli bir bozulmadan kaynaklanmaktadır. SoundSee baş araştırmacısı Samarjit Das, yapay zekanın bu şeyleri algılamak için kullanılabileceğini söyledi. daha fazla veya daha iyi sensörler kullanmak yerine, incelikli verileri aramak için sensör verilerini daha verimli kullanarak desenler.

Das, "Makineler iyiden kötüye hemen bozulmaz" dedi. “Zamanla kademeli olarak yıpranma oluyor. ISS'de koşu bandı gibi izlemek isteyebileceğiniz bir sistem düşünün. İçerideki dişliler kullanıldıkça zamanla yavaş yavaş bozulur. Biz insanlar orada bir şeylerin ters gittiğini duyamayız, ancak bunu zamanla verilere dönüştürdüğünüzde yapay zeka, normdan sapmadaki bu hafif değişiklikleri tespit edebilir."

Gelecekteki gemilerin ve yaşam alanlarının tamamen yapay zeka tarafından kontrol edildiğini veya daha da kötüsü 2001'deki HAL gibi sahte bir yapay zekanın kontrol edildiğini hayal etmeyin. Das, "Sensörler ve yapay zeka tamamen insanların yerini almayacak ve her şeyi otomatikleştirmeyecek" dedi. “Yapay zeka bir savunma hattıdır.” Macoskey de aynı fikirde: "Mikroskobun insanların mikroskobik organizmalara bakmasını sağlaması gibi, biz de yapay zekayı yeni şeylere olanak sağlayan bir araç olarak görüyoruz."

Mars'ı kolonileştirmek mümkün

Tüm bu çevresel ve lojistik zorluklarla birlikte, bırakın orada herhangi bir kalıcı veya yarı kalıcı üs kurmayı, Mars'a insan göndermek bile uzak bir ihtimal gibi görünebilir. Bunlar ciddi zorluklar olmasına rağmen, gelecekteki uzay projelerinde kullanılmak üzere şu anda test edilen yapay zeka, robotik ve itme yöntemleri şeklinde çözümler mevcuttur.

King, "Mars'ı kolonileştirmenin teknolojik bir mesele değil, ekonomik bir mesele olduğuna inanıyorum" dedi. “Harcayacak kaynaklarımız olsaydı, neyin inşa edilmesi gerektiğini ve onu nasıl inşa edeceğimizi bilirdik. Ancak bunu gerçekleştirmek için gereken dolar veya euro miktarı göz korkutucu.”

Yeterli finansmanla, Mars'ta iletişim sistemleri kurmaya, ulaşımı mümkün kılmaya ve yaşam alanları inşa etmeye başlayacak bilgiye sahibiz. King bunun bizim yaşamımız içinde bile gerçekleşebileceğinden emin: "Sınırsız kaynaklar göz önüne alındığında, bu altyapıyı on yıl içinde kurabiliriz."

Editörlerin Önerileri

• Bu olağanüstü şekil değiştiren robot bir gün Mars'a gidebilir
• Her türlü insan atışını mükemmel şekilde taklit edebilen, oyunun kurallarını değiştiren atış robotuyla tanışın
• Mars'ın su haritası gelecekteki görevler için yer seçimine yardımcı olabilir
• NASA, kalıcı bir Mars gizemini çözmek için yardımınızı istiyor
• Son dokunuş: Bilim insanları robotlara insan benzeri dokunma duyularını nasıl veriyor?