Un prototipo del robot trasformante Shapeshifter viene testato nel cantiere di robotica del Jet Propulsion Laboratory della NASA. Shapeshifter è composto da robot più piccoli che possono trasformarsi in sfere rotanti, droni volanti, sommergibili da nuoto, e altro ancora. Credito:NASA/JPL-Caltech
Mini robot che possono rotolare, volare, galleggia e nuota, poi trasformarsi in una singola macchina? Insieme formano Mutaforma, un concetto in via di sviluppo per un veicolo di trasformazione da esplorare infido, mondi lontani.
In un polveroso cantiere di robotica presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, California, il team di Shapeshifter sta testando un prototipo stampato in 3D di questo insolito esploratore. Un congegno che sembra un drone racchiuso in una ruota allungata di criceto rotola attraverso il cortile, poi si divide a metà. Una volta separato, le due metà salgono su piccole eliche, diventando effettivamente droni volanti per l'esplorazione aerea. Queste parti stampate in 3D sono solo l'inizio; il team immagina una serie di un massimo di 12 robot che potrebbero trasformarsi in una sonda natatoria o in una squadra di esploratori di grotte.
Il robot anfibio volante fa parte del programma di ricerca in fase iniziale NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC), che offre diverse fasi di finanziamento a concetti visionari, aiutando a trasformare idee che sembrano fantascienza in fatti scientifici. L'investigatore principale del JPL Ali Agha immagina Shapeshifter come una missione sulla luna di Saturno, Titano, l'unico altro mondo nel sistema solare noto per avere liquidi sotto forma di laghi di metano, fiumi e mari sulla sua superficie.
La missione Cassini della NASA ha sorvolato Titano più di cento volte, mappandone la superficie per future missioni. Quello che Cassini ha scoperto è un mondo sorprendentemente simile alla Terra ma con differenze chiave:i freddi fiumi di Titano, i laghi e la pioggia sono fatti di metano ed etano liquidi (entrambi i gas sulla Terra). L'atmosfera nebbiosa della luna potrebbe anche nascondere grotte o persino vulcani ghiacciati che emettono ammoniaca o acqua invece del magma.
Un'illustrazione di un primo concetto di Shapeshifter immagina i robot sulla luna di Saturno, Titano. Nella foto, il Mutaforma si rompe in pezzi più piccoli che possono indagare su una cascata di metano dal cielo. Credito:NASA/JPL-Caltech/Marilynn Flynn
"Abbiamo informazioni molto limitate sulla composizione della superficie. Terreno roccioso, laghi di metano, criovulcani:potenzialmente abbiamo tutti questi, ma non lo sappiamo per certo, " ha detto Agha. "Quindi abbiamo pensato a come creare un sistema che sia versatile e in grado di attraversare diversi tipi di terreno ma anche abbastanza compatto da poter essere lanciato su un razzo".
Agha e i suoi co-investigatori Mutaforma, che includono ricercatori delle università di Stanford e Cornell, ha inventato il concetto di un robot autoassemblante fatto di robot più piccoli chiamati "cobot". I cobot, ciascuno ospita una piccola elica, sarebbero in grado di muoversi indipendentemente l'uno dall'altro per volare lungo scogliere di interesse scientifico. Potrebbero anche fare speleologia, formando una catena a margherita per mantenere il contatto con la superficie. Oppure potrebbero trasformarsi in una sfera per rotolare su superfici piane e risparmiare energia.
Per adesso, Il mutaforma è semi-autonomo, ma il suo design futuro dipenderà da cobot in grado di auto-assemblarsi senza bisogno di comandi dalla Terra.
La visione finale di Agha include un lander come la sonda Huygens dell'Agenzia spaziale europea, che è atterrato su Titano dopo essere stato dispiegato tramite paracadute dalla navicella spaziale Cassini della NASA. Questa "nave madre, " come lo chiama Agha, servirebbe come fonte di energia per i cobot e porterebbe gli strumenti scientifici per eseguire analisi approfondite dei campioni. Ma piuttosto che restare sul posto, come fanno di solito i lander, questo sarebbe portatile. Il volo è più facile su Titano, dove l'atmosfera è densa e la gravità è bassa. Agha calcola che 10 cobot potrebbero facilmente sollevare un lander delle dimensioni di Huygens (circa 9 piedi, o 3 metri, di larghezza) e portarlo delicatamente in luoghi diversi.
"It is often the case that some of the hardest places to get to are the most scientifically interesting because maybe they're the youngest, or they're in an area that was not well characterized from orbit, " said Jason Hofgartner, JPL lead scientist for Shapeshifter.
"Shapeshifter's remarkable versatility enables access to all of these scientifically compelling places."
The Shapeshifter team will submit their concept to NIAC's Phase II selection process in 2020. But even if selected, it could be many more years until Shapeshifter visits a moon like Titan. The next mission to Titan will be Dragonfly, NASA's first rotorcraft lander, which is scheduled to launch in 2026. Until then, curious Titan enthusiasts can continue to follow NASA's Cassini team as it releases new discoveries about the strange moon.
