Un prototipo en desarrollo en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA permitiría a las posibles misiones planetarias perseguir pistas interesantes en los océanos subsuperficiales de planetas potencialmente habitables o habitados por algún ser extraterrestre.
En el concepto Sensing With Independent Micro-Swimmers (SWIM), ilustrado aquí, docenas de pequeños robots descenderían a través de la capa helada de una luna distante a través de un criobot, representado a la izquierda, hasta el océano de abajo. El proyecto ha recibido financiación del programa Innovative Advanced Concepts de la NASA.
Algún día, un enjambre de robots del tamaño de un teléfono celular podría atravesar el agua debajo de la capa helada de kilómetros de espesor de la luna Europa de Júpiter o la luna Encélado de Saturno, en busca de signos de vida extraterrestre. Empaquetados dentro de una estrecha sonda de fusión de hielo que haría un túnel a través de la corteza congelada, los pequeños robots serían liberados bajo el agua, nadando lejos de su nave nodriza para tomar la medida de un nuevo mundo.
Esa es la visión de Ethan Schaler, un ingeniero mecánico de robótica en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California, cuyo concepto Sensing With Independent Micro-Swimmers (SWIM) recibió recientemente $ 600,000 en fondos de Fase II del programa Innovative Advanced Concepts (NIAC) de la NASA. La financiación, que sigue a su premio de 2021 de $ 125,000 en fondos niAC de Fase I para estudiar la viabilidad y las opciones de diseño, le permitirá a él y a su equipo hacer y probar prototipos impresos en 3D durante los próximos dos años.
Una innovación clave es que los mininadadores de Schaler serían mucho más pequeños que otros conceptos para robots de exploración oceánica planetaria, lo que permitiría que muchos se carguen de forma compacta en una sonda de hielo. Se sumarían al alcance científico de la sonda y podrían aumentar la probabilidad de detectar evidencia de vida mientras evalúan la habitabilidad potencial en un cuerpo celeste distante que lleva el océano.
“Mi idea es, ¿dónde podemos tomar la robótica miniaturizada y aplicarla de nuevas maneras interesantes para explorar nuestro sistema solar?” Dijo Schaler. “Con un enjambre de pequeños robots nadadores, podemos explorar un volumen mucho mayor de agua oceánica y mejorar nuestras mediciones al tener múltiples robots que recopilan datos en la misma área”.
Esta ilustración muestra el concepto de criobot de la NASA llamado Sonda que utiliza Radioisótopos para la Exploración de Lunas Heladas (PRIME) desplegando pequeños robots en forma de cuña en el océano millas debajo de un módulo de aterrizaje en la superficie congelada de un mundo oceánico. Crédito: NASA/JPL-Caltech
Aún no forma parte de ninguna misión de la NASA, el concepto SWIM en etapa inicial prevé robots en forma de cuña, cada uno de aproximadamente 5 pulgadas (12 centímetros) de largo y aproximadamente 3 a 5 pulgadas cúbicas (60 a 75 centímetros cúbicos) de volumen. Alrededor de cuatro docenas de ellos podrían caber en una sección de 4 pulgadas de largo (10 centímetros de largo) de un criobot de 10 pulgadas (25 centímetros) de diámetro, ocupando solo alrededor del 15% del volumen de carga útil científica. Eso dejaría mucho espacio para instrumentos científicos más potentes pero menos móviles que podrían recopilar datos durante el largo viaje a través del hielo y proporcionar mediciones estacionarias en el océano.
La misión Europa Clipper, planeada para un lanzamiento en 2024, comenzará a recopilar ciencia detallada durante múltiples sobrevuelos con un gran conjunto de instrumentos cuando llegue a la luna joviana en 2030. Mirando más hacia el futuro, los conceptos de criobot para investigar tales mundos oceánicos se están desarrollando a través del programa Del Mecanismo de Acceso al Subsuelo de Exploración Científica de la NASA para Europa (SESAME), así como a través de otros programas de desarrollo de tecnología de la NASA.
Tan ambicioso como es el concepto SWIM, su intención sería reducir el riesgo al tiempo que mejora la ciencia. El criobot estaría conectado a través de una correa de comunicaciones al módulo de aterrizaje basado en la superficie, que a su vez sería el punto de contacto con los controladores de la misión en la Tierra. Ese enfoque atado, junto con el espacio limitado para incluir un gran sistema de propulsión, significa que el criobot probablemente no podría aventurarse mucho más allá del punto donde el hielo se encuentra con el océano.”¿Qué pasa si, después de todos esos años que tomó entrar en un océano, llegas a través de la capa de hielo en el lugar equivocado? ¿Qué pasa si hay signos de vida allí, pero no dónde entraste en el océano?”, Dijo el científico del equipo SWIM Samuel Howell de JPL, que también trabaja en Europa Clipper. “Al traer estos enjambres de robots con nosotros, podríamos mirar ‘allí’ para explorar mucho más de nuestro entorno de lo que un solo criobot permitiría”.
Howell comparó el concepto con el helicóptero Ingenuity Mars de la NASA, el compañero aerotransportado del rover Perseverance de la agencia en el Planeta Rojo. “El helicóptero extiende el alcance del rover, y las imágenes que está enviando son contexto para ayudar al rover a comprender cómo explorar su entorno”, dijo. “Si en lugar de un helicóptero tuvieras un submarino, sabrías mucho más sobre tu entorno. Esa es la idea detrás de SWIM”.
SWIM también permitiría recopilar datos lejos de la batería nuclear ardiente del criobot, en la que la sonda confiaría para derretir un camino descendente a través del hielo. Una vez en el océano, ese calor de la batería crearía una burbuja térmica, derritiendo lentamente el hielo de arriba y potencialmente causando reacciones que podrían cambiar la química del agua, dijo Schaler.
Además, los robots SWIM podrían “agruparse” en un comportamiento inspirado en peces o aves, reduciendo así los errores en los datos a través de sus mediciones superpuestas. Los datos de ese grupo también podrían mostrar gradientes: temperatura o salinidad, por ejemplo, aumentando a través de los sensores colectivos del enjambre y apuntando hacia la fuente de la señal que están detectando.
“Si hay gradientes de energía o gradientes químicos, así es como la vida puede comenzar a surgir. Tendríamos que ir río arriba desde el criobot para sentirlos”, dijo Schaler.Cada robot tendría su propio sistema de propulsión, computadora a bordo y sistema de comunicaciones de ultrasonido, junto con sensores simples de temperatura, salinidad, acidez y presión. Los sensores químicos para monitorear biomarcadores (signos de vida) formarán parte del estudio de Fase II de Schaler.