La NASA está construyendo una hoja de ruta para robots que podrían visitar mundos oceánicos a través de futuras misiones espaciales y romper las gruesas y heladas capas de los mundos para explorar mares subterráneos en busca de vida.
Recientemente, la agencia espacial reveló los resultados de un taller patrocinado por la NASA celebrado en febrero de 2023 en el que científicos e ingenieros se reunieron para discutir posibles conceptos de misión “criobot”. La idea es atravesar el exterior helado de las lunas del sistema solar, como Júpiterla luna europa o Encelado, la luna de Saturno, y colocar una sonda en su interior que pueda explorar el océano líquido subyacente.
El concepto de criobot explorado es una alternativa a simplemente perforar un mundo e implica el uso de un dispositivo cilíndrico enviado desde una unidad madre en la superficie de un mundo oceánico helado que puede derretir el hielo y, por lo tanto, deslizarse hacia abajo a medida que el agua fluye a su alrededor y se vuelve a congelar.
Estas sondas, y la llamada técnica de “perforación térmica”, se utilizan actualmente para investigar glaciares y casquetes polares en Tierrapero las capas heladas de mundos como Europa y Encelado son más fríos y más gruesos. También presentan comportamientos que son mucho menos predecibles.
Aprovechar las actuales operaciones de perforación térmica terrestre en entornos extraterrestres a través de criobots ha sido el objetivo de los investigadores apoyados por NASALos programas del Mecanismo de acceso al subsuelo de exploración científica para Europa (SESAME) y Conceptos para la tecnología de detección de vida en mundos oceánicos (COLDTech) durante varios años.
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Sin embargo, a lo largo de este tiempo, la humanidad ha aprendido mucho más sobre los mundos oceánicos cubiertos de hielo y, por ello, el taller, celebrado en el Instituto Tecnológico de California (Caltech), ofreció la oportunidad a los científicos involucrados en estos proyectos de volver a reunirse y asegurar estos desarrollos. se están teniendo en cuenta en la arquitectura de la misión del robot.
Para encontrar vida, sigue el agua.
La vida tal como la conocemos depende de muchos compuestos, moléculas y elementos clave, pero podría decirse que ninguno es tan vital como el agua.
Siendo un edificio fundamental de la vida aquí en la Tierra, es fácil ver por qué el agua se ha convertido en el foco de los científicos que buscan vida en otros lugares del planeta. sistema solar. Y, si bien hemos descubierto que el agua abunda en nuestro patio estelar (e incluso más allá), ningún descubrimiento ha sido más tentador para nosotros. astrobiólogos que la comprensión de que las lunas heladas de nuestro propio sistema solar albergan vastos océanos de agua líquida.
El descubrimiento de que el paisaje árido de Marte una vez inundado de agua ofrece la oportunidad indiscutiblemente emocionante de descubrir restos de vida antigua, pero las lunas oceánicas como Europa y Encelado ofrecen la oportunidad de descubrir mundos que actualmente son habitables y que incluso pueden albergar seres vivos reales en sus aguas en este momento. Encontrar esos seres vivos, aunque probablemente sean microbianos, sería revolucionario.
Según la NASA, el taller de Caltech condujo a la identificación de cuatro aspectos clave que deberían informar la hoja de ruta para el desarrollo de un robot explorador de mundos acuáticos extraterrestres. Esos aspectos eran potencia, capacidad térmica, movilidad y comunicación.
Un robot que puede poner el calor bajo presión.
Por supuesto, las capas heladas de kilómetros de espesor de nuestras musas del mundo oceánico constituyen desafíos considerables para las misiones que buscan buscar vida. Eso significa que el corazón de un mundo oceánico que explore criobots necesitaría un sistema de energía nuclear que sea capaz de proporcionar calor que pueda derretir esos muchos kilómetros de hielo, un sistema que se estima que necesita alrededor de 10 kilovatios (kW) de energía. Este sistema también tendría que integrarse en una estructura que pueda sobrevivir a la inmensa presión de estos profundos mares alienígenas.
Existe cierta precedencia en el desarrollo de un sistema de este tipo, por complejo que pueda parecer.
La nave espacial Cassini, que exploró Saturno y sus lunas antes de sumergirse en el gas giganteLa atmósfera de 2017 llevaba un sistema de energía térmica capaz de generar 14 kW, más de la energía necesaria para derretir kilómetros de hielo. Además, durante las décadas de 1960 y 1970, se desplegaron en el fondo de los océanos aquí en la Tierra generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG) que probablemente podrían sobrevivir a las presiones de los océanos de Europa.
Pero el criobot futurista no sólo necesitaría protección de su entorno; también sería necesario protegerlo del calor que él mismo genera. Esto requeriría un sistema de gestión térmica que pueda mantener una temperatura interna segura para el robot mediante la distribución de calor al medio ambiente.
Una forma de hacerlo, dicen los científicos, es mediante el uso de dos circuitos de fluido bombeados de forma independiente. Uno haría circular un fluido de trabajo interno a través de canales incrustados en la piel del robot, y el otro haría circular agua helada derretida entre el criobot y el entorno circundante.
Si bien ya se han producido sistemas como este, se necesita mucho más desarrollo para prepararlos para las capas de hielo de Europa o Encelado.
Esas capas de hielo también pueden contener impurezas como roca y sal que un robot necesitaría sistemas adicionales para penetrar. Esto podría hacerse mediante corte mecánico, eliminando esas impurezas con chorros de agua a alta presión o incluso utilizando una combinación de ambos.
Por supuesto, algunos obstáculos, como rocas grandes y sólidas, bloques de sal, bolsas de agua o incluso grandes vacíos en estas capas de hielo, podrían ser inamovibles con estos métodos; por lo tanto, un criobot también tendría que poder navegar su paso hasta el subsuelo. océanos. Esto implicaría integrar un sensor orientado hacia abajo para observar los obstáculos, así como un sistema de dirección, los cuales se han desarrollado en el pasado pero aún no se han integrado completamente en ningún tipo de sistema de trabajo aquí en la Tierra.
Los científicos también tendrán que idear formas de identificar mejor los obstáculos en las capas de hielo antes de desarrollar una misión que se embarque en una luna oceánica helada, algo que el taller identificó como una alta prioridad. el próximo Clíper Europa La misión, que se lanzará en 2024 y llegará a la helada luna joviana de Europa en 2030, podría ser parte integral de este trabajo de investigación de peligros.
Rompiendo el hielo pero no la comunicación
Por último, pero no menos importante, el otro aspecto principal de la misión robótica discutido en el taller de Caltech fue un sistema de comunicación que permitiría transportar datos vitales desde una sonda de exploración marina de inmersión profunda a una unidad central ubicada sobre el hielo del objetivo. mundos oceánicos.
En la Tierra, los criobots hacen esto usando cables de fibra óptica, pero desplegarlos a través del hielo en un mundo alienígena requeriría estar seguro de que este hielo no rompa el cable. Esto es algo que sería especialmente desafiante en la capa de hielo activa de Encelado, que puede desplazarse a medida que columnas de material oceánico estallan a través de fisuras, rociándose hacia el océano. atmósfera de la luna.
Kate Craft del Laboratorio de Física Aplicada John Hopkins (JPL) está investigando cómo los cortes de hielo en las lunas oceánicas podrían afectar un sistema de comunicaciones incrustadas en el hielo, mientras que otros equipos están estudiando métodos no físicos de transmisión de datos, como el uso de frecuencias de radio. , acústica e incluso campos magnéticos para transmitir datos desde los océanos a través del hielo alienígena hasta la superficie.
Si bien estos fueron los cuatro elementos clave de los criobots que exploran el mundo oceánico discutidos por los alrededor de 40 asistentes a este taller, se analizaron otras cosas, como instrumentos que pueden tomar muestras y analizar líquidos recolectados, sistemas de anclaje de hielo para asegurar módulos en la superficie y Materiales para recubrir la superficie del criobot que no se corroerán en entornos extraños.
El resultado general del ejercicio de planificación de la misión fue que hay mucho trabajo por hacer, pero una misión criobot a mundos helados del sistema solar es factible.
En última instancia, esto significa que encontrar vida en otros mundos es más plausible que nunca.