Uma nave espacial mãe implantação de um ou vários espinhos, rovers aproximadamente esférica para a lua marciana Phobos - é um novo desenvolvimento na visão robô proposto por pesquisadores da Universidade de Stanford, em colaboração com Propulsão a Jato da Nasa Laboratório e do Instituto de Tecnologia de Massachusetts.
Medindo cerca de meio metro de largura, cada Rover hop, cair e obrigado por todo o crateras da lua, torto, veicular a informação sobre as suas origens, bem como seu solo e materiais de superfície.
Desenvolvido por Marco Pavone, um professor adjunto no Departamento de Stanford de Aeronáutica e Astronáutica, o sistema se baseia em uma relação sinérgica entre a nave mãe, conhecida como a Surveyor Phobos, e os robôs que abriga, chamados de "ouriços".
Clique na imagem para ampliarIlustração de como a mãe sonda Surveyor Phobos e seus "ouriços" iria funcionar
O Surveyor Phobos, um veículo de mesa de café de tamanho ladeado por dois guarda-chuva em forma de painéis solares, que orbitam em torno de Fobos durante a missão. Os pesquisadores já construíram um protótipo.
O Surveyor iria libertar apenas um ouriço de cada vez. Juntos, a nave-mãe e ouriços iria trabalhar em conjunto para determinar a posição do ouriço e orientação. Usando essa informação, eles mapear uma trajetória, que a embarcação mãe, então, comandar o ouriço para viajar.
Por sua vez, os exploradores espetado iria retransmitir medições científicas de volta para o Surveyor Phobos, que iria transmitir os dados para os pesquisadores da Terra.
| Com base na sua análise dos dados, os cientistas iria dirigir a nave-mãe para o próximo local de implantação ouriço. Uma missão inteira iria durar dois a três anos. Só voando para Phobos levaria o Surveyor cerca de dois anos. Em seguida, a fase de reconhecimento inicial, durante a qual o Surveyor iria mapear o terreno, iria durar de alguns meses. A nave-mãe iria liberar cada um dos cinco ou seis ouriços vários dias de distância, permitindo que os cientistas tempo suficiente para decidir onde lançar o ouriço seguinte. Para muitas decisões, o sistema de Pavone torna o controle humano desnecessário. "É o próximo nível de autonomia no espaço", disse ele. |
Pistas da Lua
A sinergia entre o Surveyor Phobos e os ouriços também seria refletido em seu partilha de papéis científicos. O Surveyor levaria grande escala medições, enquanto que os ouriços se reuniam dados mais detalhados. Por exemplo, o Surveyor pode utilizar um detector de raios gama ou neutrões para medir a concentração de vários elementos químicos e compostos na superfície, enquanto que os ouriços pode usar microscópios para medir as fendas e fissuras finas que revestem o terreno.
Embora os cientistas podem usar a plataforma para explorar qualquer um dos membros mais pequenos do sistema solar, incluindo cometas e asteróides, Pavone foi concebido com a lua marciana Fobos em mente.
Uma análise da composição de Phobos solo poderia descobrir pistas sobre a origem da lua. Os cientistas ainda têm de concordar sobre se Phobos é um asteroide capturado pela gravidade de Marte ou um pedaço de Marte que impacto de um asteróide lançou em órbita. Isto poderia ter implicações profundas para a nossa compreensão atual da origem e evolução do sistema solar, Pavone disse.
Os ouriços contar com três discos rotativos estabelecidos em ângulo reto um ao outro dentro de sua concha para o movimento. Créditos: Universidade de Stanford
Para confirmar origens de Phobos, grupo Pavone planeja implantar a maioria dos híbridos perto Cratera Stickney. Além de proporcionar uma gravidade "sweet spot", onde o artesanato mãe pode pairar estável entre Marte e Phobos, a cratera também expõe camadas internas da lua.
Uma missão humana a Marte apresenta desafios pesadas, principalmente associados com alta gravidade do planeta, o que aumenta o risco de deixar de funcionar durante pousos e decolagens. As grandes quantidades de combustível necessárias para superar a forte atração de Marte durante decolagens também pode fazer missões proibitivamente caro.
Mas a gravidade de Phobos é mil vezes mais fraca do que em Marte. Se Phobos, de fato, originários do planeta vermelho, os cientistas poderiam estudar Marte, sem os perigos e os custos associados à sua alta gravidade simplesmente enviando astronautas para Phobos. Eles poderiam estudar a própria lua ou usá-lo como uma estação base a operar um robô localizada em Marte. A Lua também poderia servir como um local para testar tecnologias para uso potencial em uma missão humana para o planeta.
"É uma peça de tecnologia que é necessário antes de qualquer tipo mais caro de exploração é considerada", disse Pavone do híbrido espaçonave-robô. "Antes de amostragem precisamos saber onde pousar. Precisamos implantar rovers para adquirir informações sobre a superfície."
Tirar o máximo de gravidade baixo
Rovers hoje têm problemas de funcionamento na característica baixa gravidade ambiente de pequenos objetos celestes. Por exemplo, estas condições podem causar as rodas de plataformas móveis para perder tracção e girar de forma descontrolada. Pavone equipe tem projetado o sistema híbrido para explorar a baixa gravidade, baseando-se principalmente em movimento no ar.
Os ouriços não tem rodas, como fazem os robôs atuais Marte. Em vez disso eles contam com três discos rotativos fechados dentro de cada um ouriço, com cada disco apontando em uma direção diferente.
No ambiente de microgravidade de Phobos, as forças de inércia dos discos giratórios permitem que os ouriços se mover com agilidade e precisão em ambientes que deixariam outros robôs saltitantes ou flutuando de forma incontrolável. Rapidamente acelerar os discos faz com que o ouriço para hop, enquanto girando-os resultados ainda mais rápidos em um limite. Acelerar os discos ligeiramente faz o tombo ouriços, ideal para manobras bem.
A equipe já construído e testado duas gerações de protótipos Rover e estão desenvolvendo um terceiro. Apesar de a terceira geração é cúbica, a geometria das gerações futuras irão incluir mais facetas, em última análise, o próximo rover em forma de esfera.
Projetando os ouriços para superfície irregular Phobos provou complicado. "Você pode entrar em terreno rochoso muito difícil, ou muito suave, quase como terreno, pó", disse o candidato a doutorado Ross Allen."Tudo o que está tocando o solo precisa obter a tração em material duro, sem ficar preso em coisas suave ... Isso é algo que vai exigir mais trabalho e testes."
Pavone equipe está se desenvolvendo locais de teste para simular condições de baixa gravidade, tanto quanto possível. No próximo verão, os pesquisadores planejam testar o ouriço de terceira geração, usando um guindaste grande sobrecarga no Edifício Durand em Stanford. Os cientistas vão garantir um ouriço no chicote de fios do guindaste, que é ligado a um dispositivo de mola que descarrega o peso do ouriço.
Embora a grua está pronto para ir em Durand, os pesquisadores precisam transportar em pedras e sujeira para replicar obstáculos os robôs podem ser encontrados em Phobos. Farinha vai servir como um substituto para a poeira de asteróides.
Eventualmente, a equipe pretende testar os ouriços em uma aeronave de gravidade reduzida, também conhecido como um "cometa do vômito", essencialmente um avião que voa uma trajetória parabólica. O avião sobe e então arremessos para baixo, altura em que começa a baixa gravidade em queda livre com duração de cerca de 25 segundos antes de puxar para cima novamente. Durante cada parábola, os pesquisadores vão testar uma manobra ouriço diferente.
Um teste da Surveyor Phobos ocorrerá provavelmente em dois a quatro anos.
Uma missão Surveyor Phobos, o que poderia ocorrer dentro dos próximos 10-20 anos, vai aproximar os cientistas de uma missão humana a Marte. "A questão de fundo é que há um crescente interesse na exploração de pequenos corpos", disse ele.
Pesquisa será apresentada no Instituto de Conferência Engenheiros Elétricos e Eletrônicos Aerospace em março.
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