Asteroit kuşağı fırsatlar ve bilinmeyenlerle dolu, kaynaklar ve bilimsel gizemler açısından zengin.
Bu minik cisimlerin üzerine nasıl güvenli bir şekilde iner ve hareket edersiniz? Bu, birçok mühendisin üzerinde düşündüğü bir sorudur. Geleneksel donanım robotları kırılgan bir asteroitin yüzeyine indiğinde, yüzeyin yapısını bozma ve geçerli numunelerin elde edilmesini veya sürekli tespit yapılmasını imkansız hale getirme riski yüksektir.
Yeni bir tür "yumuşak robot", asteroit görevleri için çığır açabilir.
01 Kırılgan asteroit sert iniş sorunuyla karşı karşıya
Robotik bir uzay aracını güvenli bir şekilde aya veya gezegene indirmek zaten çok zor. Bir asteroide iniş yapmak daha da zordur.
Dev gezegenlerin aksine. Asteroitlerin yüzey yerçekimi son derece zayıftır, hatta belki de Dünya'nın birkaç milyonda biri kadardır. Mikro yerçekimi ortamı, uzay aracının inişine ve faaliyetlerine büyük zorluklar getirir. İticilere dayanan geleneksel "sert iniş" yönteminin doğru kontrolü sağlaması zordur ve asteroitin gevşek yüzey yapısını yok etmek kolaydır; bu, asteroitin bileşimi ve evrim geçmişinin incelenmesini ciddi şekilde etkileyecektir.
NASA'nın OSIRIS-REx misyonu, asteroit Bennu'ya karşı oldukça ihtiyatlı bir yaklaşım benimsedi. Moreau, "Yüzeyle gerçek temasın belirsizliğiyle gerekenden daha uzun süre uğraşmak istemedik" dedi. Böylece uzun bir numune alma koluyla asteroiti 16 saniyede gözetleyecek bir plan tasarladılar.
Mevcut teknolojiyle gerçek bir asteroit "inişi"nden hâlâ çok uzaktayız.
02 Yavaş İniş: Yumuşak bir robotun vizyonu
Mikro yerçekimi ortamının özellikleri göz önüne alındığında, Colorado Üniversitesi'nden Profesör Jay McMahon'un ekibi cesur bir fikir öne sürdü: asteroitlerin yumuşak inişini sağlamak için "yumuşak robotlar" - AoES'in geliştirilmesi. Bu robot, iniş ve yüzey aktiviteleri için elektromanyetik adsorpsiyon ve elektrostatik yapışma gibi zayıf kuvvetlerden tam olarak yararlanır, itici gazlara ve mekanik sabitlemeye ihtiyaç duymaz ve "sıfır çarpışma" rahatlatıcı iniş gerçekleştirebilir.
Yumuşak robot, nilüferlere benzer şekilde birden fazla yaprak şeklinde tasarlanmıştır. Yapraklar, yüzey topoğrafyasına zarar vermeden asteroitin yüzey alanının geniş alanlarını kaplayabilen elastik malzemeden yapılmıştır ve ayrıca yörüngelerini ayarlamak ve yavaşlamak için yörünge hızını ve güneş radyasyonu basıncını kullanarak dönebilir ve esneyebilirler.
Yumuşak robotlar, asteroitlerin yüzey yük dağılımını elektromanyetik adsorpsiyon için kullanabilir. Asteroitin yüzeyi, karmaşık yük dağılımları ve elektrik alanları oluşturan çeşitli toz parçacıklarıyla doludur; tıpkı kertenkelelerin duvara bağlanmak için moleküler etkileşimleri kullanması gibi, yumuşak robotlar da asteroitin yük bulutunu kontrol ederek asteroitin yüzeyine yapışabilir. bazı yapraklar.
Takmanın başka bir yolu da elektrostatik kuvvet kullanmaktır. Asteroitin yüzeyindeki elektrostatik kuvvet zayıf olmasına rağmen yumuşak robot, devasa yüzey alanı boyunca yeterli elektrostatik yapışmayı biriktirebilir. Bazı yaprakların yükünün ayarlanması yumuşak robotun hareket etmesini sağlar. Bu hareket modu, yakıt itişi gerektirmez ve asteroitin ikincil kirlenmesine neden olmaz.
03 Uzun vadeli izleme ve kaynak kullanımı
Yumuşak iniş başarılı olursa, yumuşak robotlar asteroitin yüzeyinde çeşitli bilimsel keşifler gerçekleştirmek için uzun süre çalışabilecek. Asteroitin oluşum mekanizmasını ve evrim geçmişini ortaya çıkarmak için manyetik alanları, ısı akışını, yük dağılımını ve diğer bilgileri izlemek için yüzeye sensörler yerleştirilebiliyor. Uzun vadede bu, asteroit kaynaklarının geliştirilmesi ve kullanılması açısından büyük önem taşıyor.
04 Teknik zorluklar: navigasyon, güç ve kontrol
Asteroitlere iniş yapmak için yumuşak robotların kullanılması kavramı çok çekici ancak aynı zamanda birçok teknik zorlukla da karşı karşıya, en kritik konular navigasyon ve kontrol.
Karmaşık ve bilinmeyen asteroit ortamında doğru iniş ve yüzey navigasyonunu sağlamak için yumuşak robotların engellerden kaçınma ve otonom planlama yeteneklerine sahip olması gerekir. Sert gövdeyle karşılaştırıldığında yumuşak robotun dinamiği ve kontrol sistemi daha karmaşıktır. Yaprak kolunun her deformasyonu genel kütle dağılımını ve dinamik parametreleri değiştirecektir. Kontrol algoritması verimli ve doğru olmalı ve bilinmeyen ortama yeterli düzeyde uyarlanabilirliğe sahip olmalıdır.
Uzun süreli uzay uçuşları, yumuşak robotların malzemeleri ve yapıları açısından da ciddi zorluklar yaratıyor. Yüksek radyasyona ve aşırı sıcaklık farklılıklarına dayanabilmeli, arıza durumunda kendi kendini onarabilme yeteneğine sahip olmalıdır.
Kütlenin azaltılması ve yapısal mukavemetin arttırılması bu alanda aşılması gereken bir diğer zorluktur. Aşırı mikro yerçekimi ortamlarında çalışmak için yumuşak robotların ince ve hafif olması gerekir, ancak çok zayıf bir yapının hareket ve örnekleme görevlerine güç sağlaması zordur, bu nedenle çok fazla kütle eklemeden görevi gerçekleştirmek için gereken güç ve sağlamlığı sağlamalıdır.
05 Gelecek beklenebilir
Zorluklara rağmen yumuşak iniş hayali bu alanda ilerlemeyi ve yeniliği teşvik etmeye devam ediyor. 2017'den bu yana NASA araştırma bursu alan Colorado Üniversitesi ekibi, şu anda bazı yumuşak robot teknolojisinin yörüngede uydu bakımı ve uzay çöplerini temizlemeye hizmet edip edemeyeceğini araştırıyor.
Yumuşak robotların insanlar için asteroit keşfine öncülük edip edemeyeceği henüz bilinmiyor.