Los ingenieros están probando un prototipo robótico para un ambicioso concepto de misión en un grupo de competencia: un equipo de exploradores submarinos que buscan signos de vida en un mundo oceánico alienígena. La próxima misión de la NASA a Europa desplegará robots avanzados para detectar vida en su océano helado. Los robots, parte del proyecto SWIM, han sido rigurosamente probados en la Tierra y mediante simulaciones para hacer frente a condiciones extraterrestres.
Explorando Europa: la ambiciosa misión de la NASA
Cuando Europa Clipper de la NASA llegue a Europa, la luna de Júpiter, en 2030, utilizará un poderoso conjunto de instrumentos científicos para realizar 49 sobrevuelos en busca de evidencia de que el océano debajo de la corteza helada de Europa podría albergar vida. La nave espacial fue lanzada el 14 de octubre y está equipada con la ciencia y la tecnología más avanzadas jamás enviadas al sistema solar exterior. Sin embargo, incluso cuando comienza su misión, los equipos de la NASA ya están diseñando la próxima generación de sondas robóticas para explorar más profundamente los océanos ocultos de Europa y más allá para avanzar en los descubrimientos científicos.
Uno de los conceptos innovadores se llama SWIM, que significa "Swimmer Independent Microwave Sensing". El proyecto prevé desplegar un enjambre de pequeños robots autopropulsados, cada uno del tamaño de un teléfono móvil. Los robots serán enviados bajo la superficie del océano mediante un criobot que derrite el hielo. Una vez liberados, se dispersaron para explorar, buscando señales químicas y de temperatura que pudieran indicar la presencia de vida.
"La gente podría preguntarse, ¿por qué la NASA está desarrollando robots submarinos para la exploración espacial? Es porque queremos buscar vida en ciertas partes del sistema solar, y creemos que la vida requiere agua", dijo Ethan Schaler, investigador principal de SWIM en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California. "Por eso necesitamos robots que puedan explorar de forma autónoma estos entornos a cientos de millones de kilómetros de casa".
En desarrollo en el Jet Propulsion Laboratory, recientemente se probaron una serie de prototipos del concepto SWIM en una piscina de competición de 25 yardas (23 metros) en Caltech en Pasadena. Los resultados de las pruebas son alentadores.
La última versión del equipo SWIM es un prototipo de plástico impreso en 3D que se basa en motores y componentes electrónicos comerciales de bajo costo. Impulsado por dos hélices y cuatro flaps, el prototipo demostró una maniobrabilidad controlable, la capacidad de mantener y corregir el rumbo y un modo de exploración de "cortacésped" de ida y vuelta. Todo esto se hace de forma autónoma sin intervención directa del equipo. El robot puede incluso deletrear "J-P-L".
El robot estaba atado a un hilo de pescar por si acaso, y durante cada prueba un ingeniero trotaba junto a la piscina con una caña de pescar. Cerca de allí, un colega utilizó una computadora portátil para revisar los movimientos del robot y los datos de los sensores. El equipo completó más de 20 rondas de diversas pruebas de prototipos en una piscina y dos tanques de agua en el JPL.
"Es fantástico construir un robot desde cero y verlo funcionar con éxito en un entorno", afirmó Schaller. "Los robots submarinos en general son muy difíciles, y este es sólo el primero de una serie de diseños en los que estamos trabajando como preparación para viajar al mundo oceánico. Pero esto demuestra que podemos construir estos robots con las capacidades necesarias y comenzar a comprender los desafíos que enfrentan cuando realizan tareas submarinas".
Hacia la exploración autónoma de los océanos
El prototipo de robot en forma de cuña utilizado en la mayoría de las pruebas en piscinas mide aproximadamente 42 centímetros (16,5 pulgadas) de largo y pesa 2,3 kilogramos (5 libras). Según lo previsto para los vuelos espaciales, el robot sería aproximadamente tres veces más pequeño en tamaño, minúsculo en comparación con los vehículos científicos submarinos autónomos y controlados remotamente existentes. Estos robots nadadores del tamaño de la palma de la mano utilizarán componentes especializados miniaturizados y un nuevo sistema inalámbrico de comunicaciones acústicas submarinas para transmitir datos y triangular el posicionamiento.
También se han puesto a prueba versiones digitales de estos pequeños robots, no en piscinas sino en simulaciones por ordenador. Un enjambre de robots virtuales de 12 centímetros de largo buscó repetidamente signos potenciales de vida en un entorno con las mismas presiones y gravedad que podrían encontrarse en Europa. Las simulaciones por computadora ayudan a determinar los límites de la capacidad de un robot para recopilar datos científicos en entornos desconocidos y ayudan a desarrollar algoritmos que permiten que enjambres de robots exploren de manera más eficiente.
Las simulaciones también ayudaron al equipo a comprender mejor cómo maximizar el rendimiento científico teniendo en cuenta las compensaciones entre la duración de la batería (hasta dos horas), el volumen de agua que un nadador puede explorar (alrededor de 3 millones de pies cúbicos, o 86.000 metros cúbicos) y la cantidad de robots en un solo enjambre (una docena, enviados en cuatro a cinco oleadas).
Además, un equipo colaborativo de Georgia Tech en Atlanta construyó y probó un sensor de composición del océano que permite a cada robot medir simultáneamente la temperatura, la presión, el pH, la conductividad y la composición química. Con sólo unos pocos milímetros cuadrados, el chip es el primero en integrar todos estos sensores en un paquete diminuto.
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SWIM es un proyecto de innovación de la NASA gestionado por el Jet Propulsion Laboratory (JPL) de Caltech y financiado por el programa Innovative Advanced Concepts (NIAC) de la NASA. El proyecto prevé un enjambre de pequeños robots nadadores autónomos que exploren los océanos subterráneos de lunas heladas como Europa, en busca de signos de vida. Transportados por criobots que derriten hielo, los robots del tamaño de un teléfono móvil se desplegarán para detectar señales químicas y de temperatura que podrían indicar habitabilidad o vida.
Con el respaldo de la financiación de las Fases I y II de la Dirección de Misiones de Tecnología Espacial NIAC de la NASA, SWIM es parte de una iniciativa para evaluar tecnologías de vanguardia que podrían transformar futuras misiones. Se anima a los investigadores del gobierno, la industria y el mundo académico de los EE. UU. a presentar propuestas para que el programa avance en la exploración aeroespacial y espacial.
Compilado de /ScitechDaily