NASA designer formskiftende robotter til Saturns måner

Mini robotter, der kan rulle, flyve, flyde og svømme, så forvandles til en enkelt maskine? Sammen danner de Shapeshifter, et udviklende koncept for et transformationsmiddel til at udforske forræderiske, fjerne verdener.

I en støvet robotgård ved NASAs Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Californien, Shapeshifter-holdet tester en 3-D-printet prototype af denne usædvanlige opdagelsesrejsende. En anordning, der ligner en drone indkapslet i et aflangt hamsterhjul, ruller hen over gården, derefter deler sig i to. Når de er adskilt, de to halvdele rejser sig på små propeller, effektivt at blive flyvende droner til luftudforskning. Disse 3-D-printede dele er kun begyndelsen; holdet forestiller sig en serie på op til 12 robotter, der kan forvandle sig til en svømmesonde eller et hold af huleudforskere.

Den flyvende amfibiske robot er en del af det tidlige forskningsprogram NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC), som tilbyder flere faser af finansiering til visionære koncepter, hjælpe med at omdanne ideer, der lyder som science fiction, til science fact. JPL Principle Investigator Ali Agha forestiller sig Shapeshifter som en mission til Saturns måne Titan, den eneste anden verden i solsystemet, der vides at have væske i form af metansøer, floder og have på dens overflade.

NASAs Cassini-mission fløj af Titan over hundrede gange, kortlægning af dens overflade til fremtidige missioner. Det, Cassini opdagede, er en verden, der overraskende ligner Jorden, men med vigtige forskelle:Titans kolde floder, søer og regn er lavet af flydende metan og ethan (begge gasser på Jorden). Månens disige atmosfære kunne også skjule huler - eller endda iskolde vulkaner, der spyer ammoniak eller vand i stedet for magma.

"Vi har meget begrænset information om overfladens sammensætning. Stenet terræn, metan søer, kryovulkaner - vi har potentielt alle disse, men vi ved det ikke med sikkerhed, " sagde Agha. "Så vi tænkte på, hvordan vi kunne skabe et system, der er alsidigt og i stand til at krydse forskellige typer terræn, men også kompakt nok til at opsende på en raket."

Agha og hans Shapeshifter-medforskere, som omfatter forskere fra Stanford og Cornell universiteter, kom op med konceptet med en selvsamlende robot lavet af mindre robotter kaldet "cobots". Cobots, hver huser en lille propel, ville være i stand til at bevæge sig uafhængigt af hinanden for at flyve langs klippesider af videnskabelig interesse. De kunne også gå og spille, danner en daisy chain for at bevare kontakten med overfladen. Eller de kunne forvandle sig til en kugle til at rulle på flade overflader og spare energi.

For nu, Shapeshifter er semi-autonom, men dets fremtidige design vil afhænge af cobots, der kan samles automatisk uden behov for kommandoer fra Jorden.

Aghas ultimative vision inkluderer en lander som Den Europæiske Rumorganisations Huygens Probe, som landede på Titan efter at være blevet indsat via faldskærm af NASAs Cassini-rumfartøj. Dette "moderfartøj, "som Agha kalder det, ville tjene som en energikilde for cobots og bære de videnskabelige instrumenter til at udføre dybdegående prøveanalyse. Men i stedet for at blive på plads, som landere normalt gør, denne ville være bærbar. Flyvning er nemmere på Titan, hvor atmosfæren er tæt og tyngdekraften er lav. Agha beregner, at 10 cobots nemt kunne løfte en lander på størrelse med Huygens (ca. 9 fod, eller 3 meter, bred) og transporter den forsigtigt til forskellige steder.

"It is often the case that some of the hardest places to get to are the most scientifically interesting because maybe they're the youngest, or they're in an area that was not well characterized from orbit, " said Jason Hofgartner, JPL lead scientist for Shapeshifter.

"Shapeshifter's remarkable versatility enables access to all of these scientifically compelling places."

The Shapeshifter team will submit their concept to NIAC's Phase II selection process in 2020. But even if selected, it could be many more years until Shapeshifter visits a moon like Titan. The next mission to Titan will be Dragonfly, NASA's first rotorcraft lander, which is scheduled to launch in 2026. Until then, curious Titan enthusiasts can continue to follow NASA's Cassini team as it releases new discoveries about the strange moon.