کاوش مریخ و ماه با نسل جدید رباتها: آیا راز غارهای پنهان برملا میشود؟
آیا غارهای پنهان مریخ و ماه، کلید یافتن حیات فرازمینی یا ایجاد سکونتگاههای آینده برای انسان هستند؟ در این مقاله به بررسی آخرین تلاشها برای اکتشاف این غارها با استفاده از رباتهای پیشرفته میپردازیم.
در مقالهای که اخیراً در مجله Science Robotics منتشر شده، محققان نتایج یک آزمایش میدانی جسورانه را فاش کردهاند. این آزمایش، شبیهسازی اکتشاف رباتیک لولههای گدازهای زیرسطحی است؛ محیطهایی که تصور میشود هم در مریخ و هم در ماه وجود دارند. این ساختارها که بر اثر فعالیتهای آتشفشانی باستانی شکل گرفتهاند، به عنوان کاندیداهای امیدوارکننده برای زیستگاههای آینده و ماموریتهای تشخیص حیات در نظر گرفته میشوند. برای آزمایش امکانپذیری ناوبری در چنین زمینهای صعبالعبوری، دانشمندان تیمی از رباتهای خودگردان را در یک غار گدازهای طبیعی در لانزاروته، یک جزیره آتشفشانی در جزایر قناری، مستقر کردند. این آزمایش ۲۱ روزه هم پتانسیل و هم چالشهای مداوم استفاده از رباتهای همکار را برای کاوش در محیطهایی که برای انسان غیرقابل دسترس هستند، آشکار کرد.
چرا لولههای گدازهای برای اکتشافات آینده مهم هستند؟
لولههای گدازهای اساساً تونلهای زیرزمینی هستند که از جریان گدازههای آتشفشانی به جا ماندهاند. در زمین، این تونلها در مکانهایی مانند ایسلند، هاوایی و اسپانیا وجود دارند، اما تصور میشود که سازههای مشابهی نیز در زیر سطح ماه و مریخ وجود دارند. این حفرههای طبیعی یک محیط فوقالعاده پایدار را فراهم میکنند که در برابر تشعشعات خورشیدی، برخورد ریزشهابسنگها و نوسانات شدید دمایی که در سطوح سیارهای رایج هستند، محافظت میشوند. برای مهندسان و اخترزیستشناسان، این غارها فرصتهای دوگانهای را ارائه میدهند: سایتهای محافظتشده برای ایجاد زیستگاههای انسانی بلندمدت، و مناطق از نظر علمی ارزشمندی که ممکن است نشانههایی از حیات فرازمینی گذشته یا حتی فعلی در آنها حفظ شده باشد.
اکتشاف مستقیم این محیطها همچنان یک مانع بزرگ است. غیرقابل دسترس بودن، ناهمواریهای گوناگون و تاریکی مطلق، آنها را برای فضانوردان نامساعد میکند. تدارکات و هزینههای مربوط به اعزام انسان به چنین محیطهایی در دنیایی دیگر، اصلاً ناچیز نیست. اینجاست که رباتیک خودگردان وارد عمل میشود—نه فقط به عنوان یک جایگزین، بلکه به عنوان یک پیشنیاز ضروری برای هر ماموریت انسانی که قصد دارد با خیال راحت وارد محیطهای لوله گدازهای شود یا از آنها استفاده کند.
داخل کمپین میدانی لانزاروته
تیم بینالمللی پشت این مطالعه اخیر، جزیره لانزاروته را به دلیل شباهت زمینشناسی نزدیک آن به سیستمهای لوله گدازهای مریخی و قمری انتخاب کرد. آزمایش میدانی، که سه هفته به طول انجامید، به چندین مرحله تقسیم شد که هر کدام برای آزمایش قابلیتهای خاص رباتیک طراحی شده بودند.
این عملیات با شناسایی و نقشهبرداری از ورودی غار توسط دو مریخنورد رباتیک آغاز شد. یکی از آنها یک مکعب بار حسگردار را در دهانه نورگیر مستقر کرد تا یک مدل سهبعدی از ورودی غار ایجاد کند. پیچیدگی در مرحله بعد به طور چشمگیری افزایش یافت، جایی که دو ربات در حالت خودگردان با هم کار کردند. یک مریخنورد کوچکتر به طور فیزیکی به یک مریخنورد بزرگتر متصل شد و از یک سیستم فرود با طناب استفاده کرد تا خود را به داخل غار پایین بیاورد. پس از جدا شدن، بیش از ۲۳۵ متر به عمق زیرسطح حرکت کرد و به طور مستقل یک نقشه سهبعدی دقیق از زمین زیرزمینی ایجاد کرد.
این آزمایش یک نقطه عطف مهم را رقم میزند: این اولین بار است که یک سیستم چند رباتی به طور خودکار چنین محیط زیرسطحی چالشبرانگیزی را در شرایط واقعی نقشهبرداری میکند. محققان در مقالهای که در Science Robotics منتشر شد و کار آنها در لانزاروته را شرح میدهد، نوشتند: “یک تیم رباتیک همکار ناهمگن، رویکردی امیدوارکننده برای دسترسی و اکتشاف غارهای گدازهای فرازمینی است.”
موانع فنی برای اکتشاف خودکار غار
در حالی که این آزمایش تا حد زیادی موفقیتآمیز بود، محدودیتهای فنی متعددی در طول این کمپین ظاهر شد. رادار نفوذی به زمین، ابزاری کلیدی برای درک ساختارهای زیرسطحی، به دلیل رطوبت بالای محیط غار با مشکل مواجه شد—چیزی که در ماه یا مریخ کمتر احتمال دارد، اما همچنان ارزش دارد که در طراحی ماموریتهای آینده به آن پرداخته شود. تداخل حسگرها یکی دیگر از مسائل بود، به ویژه در مناطقی که سطوح بازتابنده و گرد و غبار سیستمهای ناوبری رباتیک را گیج میکرد.
با این حال، مهمترین چالش، تصمیمگیری کاملاً خودکار است. در حالی که رباتها توانایی چشمگیری در ناوبری، هماهنگی و نقشهبرداری بدون دخالت انسان نشان دادند، توانایی انطباق پویا با موانع غیرمنتظره زمین یا خرابی سیستم هنوز به طور کامل به دست نیامده است. الگوریتمهای فعلی به برنامهریزی قبلی و فرضیات محیطی قابل توجهی نیاز دارند که ممکن است در غارهای بیگانه صادق نباشند.
علاوه بر این، دقت نقشهبرداری هنوز به شدت وابسته به در دسترس بودن دادههای مرجع واقعی است—که، بنا به تعریف، در محیطهای فرازمینی در دسترس نیست. فقدان تأیید دنیای واقعی، اطمینان به نقشههای تولید شده را محدود میکند و به نیاز به بهبود ادغام حسگرها و الگوریتمهای تصحیح خطا اشاره دارد.