کاوشگران رباتیک آینده چگونه می‌توانند در محیط‌های دشوار زیرزمینی، مانند غارها و لوله‌های گدازه در ماه و مریخ حرکت کنند؟ این سوالی است که یک مطالعه اخیر منتشر شده در Science Robotics به آن پرداخته است. در این تحقیق، تیمی از محققان دانشگاه استنفورد به بررسی کاوشگر روباتیک جدیدی به نام ReachBot پرداخته‌اند که به طور بالقوه می‌تواند با استفاده از طراحی مکانیکی منحصر به فردش، برای کشف غارهای عمیق و لوله‌های گدازه در ماه و مریخ در آینده مورد استفاده قرار گیرد.
در اینجا، Universe Today درباره این تحقیق باورنکردنی با دکتر تونی چن، که محقق فوق دکتری در آزمایشگاه میکرورباتیک هاروارد در دانشگاه هاروارد و نویسنده اصلی این مطالعه است، در مورد انگیزه توسعه ReachBot، نتایج قابل توجه، و اقداماتی که به نظر او نیاز دارند، بحث می کند. برای اینکه ReachBot واقعاً به ماه برود، و اینکه چگونه ReachBot می‌تواند در ماموریت‌های آتی آرتمیس کمک کند، در نظر گرفته شود. بنابراین، انگیزه پشت ReachBot چه بود؟
دکتر چن به Universe Today می گوید: ReachBot به عنوان یک پروژه NASA NIAC [مفاهیم پیشرفته نوآورانه ناسا] آغاز شد، جایی که این برنامه بر توسعه فناوری های بلندمدت و طولانی مدت متمرکز است. انگیزه اصلی ReachBot فعال کردن اکتشاف رباتیک در محیط‌های سیاره‌ای غیرقابل دسترس قبلی (مانند لوله‌های گدازه) است که می‌تواند اکتشافات و پیشرفت‌های علمی جالبی را ارائه دهد.
چیزی که ReachBot را منحصربه‌فرد می‌کند، توانایی آن در مانور دادن در زمین‌های دشوار مانند سطوح سنگی ناهموار با استفاده از زائده‌های دراز آن با مچ‌های چرخان و گیره‌هایی است که توسط یک سری الگوریتم‌ها برای تعیین بهترین مسیر حرکت هدایت می‌شوند. این به ReachBot اجازه می‌دهد تا بدن خود را به طرق مختلف در حین عبور از مناطق تنگ و گسترده در یک فضای محدود مانند یک لوله یا غار، منحرف کند. مفهوم ReachBot برای استفاده در لوله های گدازه مریخ در یک مطالعه در سال ۲۰۲۱ (دکتر چن به عنوان نویسنده مشترک) مورد بحث قرار گرفت، پس از آن آزمایش نمونه اولیه در یک مطالعه در سال ۲۰۲۲ (دکتر چن به عنوان نویسنده اصلی)، بهبود نمونه اولیه در مطالعه سال ۲۰۲۲ ( دکتر چن به عنوان نویسنده مشترک)، و بهبودهای بیشتر در یک مطالعه ۲۰۲۲ (دکتر چن به عنوان نویسنده مشترک) مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است.
برای این مطالعه، محققان آزمایش‌های میدانی ReachBot و قابلیت‌های آن را در یک لوله گدازه در میدان آتشفشانی دریاچه Lavic در صحرای Mojave به عنوان آنالوگ برای لوله‌های گدازه‌های مریخ در حالی که مطالعات قبلی انجام می‌دادند، انجام دادند. این شامل بررسی این بود که چگونه ReachBot می‌تواند پیش‌بینی کند که چگونه سطوح سنگی را می‌گیرد، طراحی گیره، شناسایی و انتخاب محل سطح سنگی، و نحوه عملکرد ReachBot در یک لوله گدازه‌ای با استفاده از زائده‌های توسعه یافته‌اش که مانورپذیری شدید ربات را ممکن می‌سازد. در پایان، محققان طیف گسترده‌ای از پسوندهای احتمالی را برای ReachBot به همراه سطوح صخره‌ای محدب (خمیده به بیرون) که می‌توانند چسبندگی قوی‌تری نیز ارائه دهند، پیدا کردند.
دکتر چن به Universe Today می‌گوید: لوله‌های گدازه‌ای در صحرای موهاوه به این دلیل انتخاب شدند که یک سیستم غار مشابه به آنچه که لوله‌های گدازه در مریخ می‌توانستند باشد. این به ما اجازه داد تا یک سیستم ReachBot جزئی را به این محیط بیاوریم و بررسی کنیم که چگونه زیرسیستم های مختلف در یک محیط واقعی عمل می کنند.
این مطالعه زمانی انجام شد که یک تیم بین‌المللی از محققان به رهبری دانشگاه ترنتو در ایتالیا با موفقیت یک نقشه سه بعدی از ورودی نورگیر لوله گدازه واقع در گودال Mare Tranquillitatis (MTP) روی ماه را با استفاده از داده‌های راداری به‌دست‌آمده توسط مدارگرد شناسایی ماه ناسا ساختند. LRO). این تیم تعیین کرد که طول لوله گدازه ممکن است ده ها متر باشد و خود نورگیر تقریباً ۱۰۰ متر قطر داشته باشد، خاطرنشان کردند که چنین غارهای گدازه ای می توانند از فضانوردان آینده در برابر تشعشعات شدید خورشیدی و کیهانی محافظت کنند که به طور بی پایان سطح ماه را منفجر می کند، بنابراین پتانسیل را برای اکتشاف طولانی مدت انسان در ماه باز می کند.
لوله‌های گدازه‌ای مدت‌هاست که برای اکتشاف بالقوه انسان در آینده در ماه و مریخ مورد مطالعه قرار گرفته‌اند و تا این لحظه بیش از ۲۰۰ نورگیر روی ماه مشاهده شده است. محافظت از فضانوردان آینده در برابر تشعشعات مضر فضایی از پیامدهای بالقوه فاجعه بار سلامتی، از جمله اثرات بیولوژیکی، بیماری تشعشع، سرطان و مرگ جلوگیری می کند. امکان فرستادن یک کاوشگر روباتیک پیش از موعد می‌تواند به فضانوردان و دانشمندان کمک کند تا ایده‌آل‌ترین غارهای گدازه‌ای را که فضانوردان می‌توانند برای مأموریت‌های طولانی‌مدت به خانه بخوانند، بهتر تعیین کنند. بنابراین، دکتر چن معتقد است چه اقداماتی باید انجام شود تا ReachBot واقعاً به ماه برود؟
دکتر چن به Universe Today می‌گوید: همانطور که در حال حاضر وجود دارد، تنها نمونه‌ای جزئی از ReachBot ساخته و در یک محیط مرتبط آزمایش شده است. وی افزود: توسعه‌های تکنولوژیکی زیادی در این پروژه برای پیشبرد آن مورد نیاز است. اینها شامل توسعه بیشتر فضاهای جمع شونده برای کاربردهای ReachBot، نمونه اولیه سیستم کامل و آزمایش بیشتر در محیط‌های مربوطه می‌شود.
این مطالعه همچنین در حالی انجام می‌شود که ناسا قصد دارد برای اولین بار از سال ۱۹۷۲ با برنامه آرتمیس، انسان‌ها را به ماه بازگرداند، از جمله فرود اولین زن و فرد رنگین پوست روی سطح ماه در تاریخ. این برنامه با ماموریت بدون خدمه آرتمیس I آغاز شد که فضاپیمای اوریون را به پرواز درآورد و در حین آزمایش سخت‌افزارهای مختلف پرواز، چند پرواز به دور ماه انجام داد. پس از آن، ماموریت آرتمیس II با خدمه، که در حال حاضر برای پرتاب سپتامبر ۲۰۲۵ برنامه‌ریزی شده است، شامل یک ماموریت ۱۰ روزه و چهار فضانورد (سه نفر از ناسا و یک نفر از آژانس فضایی کانادا) است که پروازهای ماه را انجام می‌دهند، بدون اینکه به سطح آن برخورد کنند.
اولین فرود خدمه روی سطح ماه، ماموریت آرتمیس III خواهد بود که در حال حاضر برای سپتامبر ۲۰۲۶ برنامه ریزی شده است که در نزدیکی قطب جنوبی ماه به امید استخراج یخ آب پنهان در دهانه های عمیق و تاریک معروف به مناطق دائمی سایه انجام می شود. (PSRs). در حالی که غارها و لوله‌های گدازه‌ای در حال حاضر بخشی از برنامه نیستند، ReachBot چگونه می‌تواند در ماموریت‌های آتی آرتمیس مشارکت کند؟
دکتر چن به Universe Today می گوید: همانطور که قبلاً اشاره کردید، ReachBot در اصل به عنوان یک مفهوم برای کشف لوله های گدازه مریخ طراحی شده بود. اما لوله‌های گدازه‌ای نیز در ماه وجود دارد که ReachBot می‌تواند قابلیت‌های جالبی برای کاوش در آنها ارائه دهد. این لوله‌های گدازه به طور بالقوه می‌توانند زیستگاهی برای کاوشگران فضایی آینده باشند و ReachBot می‌تواند هم به کاوش در این غارها برای ارائه داده‌های حیاتی و هم قابلیت‌های دستکاری نیرومند برای کارهای ساخت‌وساز بالقوه کمک کند.
چگونه ReachBot به بهبود اکتشاف غارهای گدازه ای در ماه و مریخ در سال ها و دهه های آینده کمک می کند؟ فقط زمان مشخص خواهد کرد و به همین دلیل است که ما علم داریم!
مثل همیشه، به علم ادامه دهید و به جستجو ادامه دهید!
