Un robot marciano parecido a una araña podría algún día arrastrarse a través de cuevas volcánicas inexploradas
Esta sonda de ocho patas exploraría los tubos de lava subterráneos de Marte en busca de lugares donde los exploradores pudieran acampar, o en busca de signos de vida pasada.
Prueba de campo del ReachBot en un tubo de lava en el desierto de Mojave.
Un robot diseñado con la imagen de una araña de “papá de piernas largas” puede estar en camino para ayudar a los científicos a explorar la próxima frontera en Marte: las cuevas. Un prototipo parcial de la máquina, llamado ReachBot, ha demostró su capacidad para agarrar las paredes irregulares de una caverna natural en el desierto de Mojave en California, como se describe en un estudio publicado el miércoles en Robótica científica.
Las pruebas muestran que el mecanismo de agarre único de ReachBot y su configuración arácnida pueden ser útiles para la espeleología extraterrestre. “Si realmente quieres explorar todo el interior de un [Martian] cueva, ReachBot va a ser difícil de superar”, afirma el autor principal del estudio, Mark Cutkosky, profesor de ingeniería mecánica en la Universidad de Stanford.
Seis rovers ya han aterrizado con éxito en Marte, pero gran parte del planeta permanece inexplorado, incluidas sus cuevas y tubos de lava, corredores subterráneos formados por roca fundida. “El subsuelo nunca ha sido realmente examinado, aparte de las mediciones sísmicas y el radar de penetración”, dice Wolfgang Fink, profesor asociado de ingeniería y catedrático Edward y Maria Keonijan de la Universidad de Arizona, que no participó en la investigación de ReachBot. Algunos astrobiólogos creen que esta extensa red subterránea podría ser el lugar marciano más probable que albergue firmas de vida extraterrestre pasada o presente. Las cuevas también podrían ser sitios potenciales para la habitación humana.
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Navegar por terrenos irregulares, no cartografiados y descendentes a 140 millones de millas de la Tierra claramente requeriría algún equipo altamente especializado. Otros robots propuestos para la exploración de cuevas marcianas incluyen el canino de cuatro patas. NeBula-SPOT y el Dispositivo de Descenso y Exploración en Autonomía Profunda de Estructuras Subterráneas de Lava (DEADALUS), que colgaría de un pozo con una correa de una plataforma de superficie. Una máquina de agarre como ReachBot, dice Fink, podría ofrecer algunas ventajas, como la capacidad de acceder a paredes y techos fuera del alcance de vehículos terrestres o drones voladores de corto alcance. Las fuertes extremidades de ReachBot también podrían perforar muestras de núcleos y ejecutar otras tareas contundentes.
Para construir algo que pueda atravesar un área grande y aún así ser liviano y maniobrable, Cutkosky y sus colegas se inspiraron en los arácnidos, específicamente en sus primas arañas de patas largas llamadas cosechadoras, también conocidas como papá patas largas. ReachBot tiene un pequeño cuerpo central y hasta ocho apéndices. Esas extremidades, o brazos, pueden ser rígidos o enrollados, como una cinta métrica de metal. (En pruebas de laboratorio a pequeña escala, los ingenieros cintas métricas ordinarias usadas como sustitutos del material de fibra de carbono, mucho más caro, que se utilizaría en el espacio).
Al final de cada brazo hay una pinza de tres dedos equipada con “microespinas”, hechas de agujas de coser, que ayudan al robot a agarrar firmemente la roca rugosa. Estas pinzas estabilizan el robot manteniendo una tensión uniforme en cada brazo, una función que Cutkosky compara con los “radios de una rueda de bicicleta”. Las cámaras y sensores en el cuerpo central y las pinzas permiten a ReachBot percibir su entorno y elegir dónde colocar sus manos mecánicas. El robot de movimiento lento está diseñado para avanzar metódicamente separando y reubicando un brazo a la vez, mientras que el cuerpo central cambia de posición a medida que los brazos se extienden y retraen.
“Desde el punto de vista de la robótica pura, esta es una idea realmente genial”, afirma Fink. Sin embargo, tiene reservas sobre cómo un robot tan complejo como ReachBot podría resistir en una cueva marciana, donde muchas cosas pueden salir mal y las reparaciones son difíciles. “Uno casi preferiría algo más simple”, dice, señalando la pelota de playa. Rover de hierba rodadora Diseño conceptual del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA.
Minimizar la fragilidad y gestionar las piezas móviles son preocupaciones constantes, afirma Cutkosky, pero señala que ReachBot incorpora cierta redundancia de protección; uno o dos miembros dañados no impedirían su funcionamiento. Michelle Rosen, profesora asistente de ingeniería mecánica en Cooper Union para el Avance de la Ciencia y el Arte e investigadora de robótica que no participó en el nuevo estudio, también ve el valor de ocho apéndices. “Una redundancia como esa es algo realmente bueno, especialmente cuando se piensa en la exploración planetaria”, dice, y agrega que el trabajo de prueba de concepto fue “súper convincente”.
La pinza de tres dedos de ReachBot agarra firmemente los asideros en las paredes de las cuevas.
En 2023, el autor principal del estudio, Tony Chen, experto en robótica de la Universidad de Stanford, caminó por el desierto de Mojave con algunos de sus coinvestigadores hasta un tubo de lava elegido por sus probables similitudes con las cuevas marcianas. Allí realizaron pruebas con una versión de un solo brazo de ReachBot montada en un trípode para ver qué tan bien podía identificar puntos de agarre en las paredes del tubo de lava. El sistema de percepción “funcionó muy bien” para localizar los asideros adecuados para los robots, dice Chen. Y el mecanismo de agarre y pluma del robot funcionó como se esperaba, alcanzando esos puntos con un agarre seguro.
Pero una cosa que el equipo no había planeado fue el gran volumen de polvo magnético presente dentro del tubo de lava. La suciedad ferrosa no desactivó ReachBot durante los tres días de pruebas, pero “se acumuló tanto polvo dentro del robot” que esto puede plantear un problema a largo plazo, señala Chen. Los diseños futuros tendrán que hacer frente a este tipo de intrusiones, especialmente si una máquina como ReachBot está destinada a un mundo distante y polvoriento. “Todavía estamos bastante lejos de estar en Marte”, dice Chen. Es una pequeña comprensión de un prototipo de robot en la Tierra, lo que sugiere un salto en nuestro conocimiento de lo que hay debajo de otros planetas.