Un giorno, uno sciame di robot delle dimensioni di un cellulare potrebbe sfrecciare nell'acqua sotto il guscio ghiacciato della luna di Giove Europa o della luna di Saturno Encelado, alla ricerca di segni di vita aliena. Confezionati all'interno di una stretta sonda per lo scioglimento del ghiaccio che avrebbe scavato un tunnel attraverso la crosta ghiacciata, i minuscoli robot sarebbero stati rilasciati sott'acqua, nuotando lontano dalla loro navicella madre per prendere le misure di un nuovo mondo.

Questa è la visione di Ethan Schaler, un ingegnere meccanico di robotica presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California, il cui concetto di Sensing With Independent Micro-Swimmers (SWIM) è stato recentemente premiato con $ 600.000 in finanziamenti di Fase II dal programma NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC). Il finanziamento, che segue la sua assegnazione nel 2021 di $ 125.000 in finanziamenti NIAC di fase I per studiare la fattibilità e le opzioni di progettazione, consentirà a lui e al suo team di realizzare e testare prototipi stampati in 3D nei prossimi due anni.

Un'innovazione chiave è che i mini-nuotatori di Schaler sarebbero molto più piccoli di altri concetti per i robot di esplorazione oceanica planetaria, consentendo a molti di essere caricati in modo compatto in una sonda di ghiaccio. Si aggiungerebbero alla portata scientifica della sonda e potrebbero aumentare la probabilità di rilevare prove di vita mentre si valuta la potenziale abitabilità su un corpo celeste distante che porta l'oceano.

"La mia idea è, dove possiamo prendere la robotica miniaturizzata e applicarla in nuovi modi interessanti per esplorare il nostro sistema solare?" ha detto Schaler. "Con uno sciame di piccoli robot nuotatori, siamo in grado di esplorare un volume molto più grande di acqua oceanica e migliorare le nostre misurazioni avendo più robot che raccolgono dati nella stessa area."

Non ancora parte di nessuna missione della NASA, il concetto SWIM nella fase iniziale prevede robot a forma di cuneo, ciascuno lungo circa 5 pollici (12 centimetri) e con un volume da 3 a 5 pollici cubi (da 60 a 75 centimetri cubi). Circa quattro dozzine di loro potrebbero entrare in una sezione lunga 4 pollici (10 centimetri) di un criobot con un diametro di 10 pollici (25 centimetri), occupando solo circa il 15% del volume del carico utile della scienza. Ciò lascerebbe molto spazio a strumenti scientifici più potenti ma meno mobili che potrebbero raccogliere dati durante il lungo viaggio attraverso il ghiaccio e fornire misurazioni stazionarie nell'oceano.

La missione Europa Clipper, prevista per il lancio nel 2024, inizierà a raccogliere informazioni dettagliate durante più sorvoli ravvicinati con un'ampia suite di strumenti quando arriverà sulla luna gioviana nel 2030. Guardando più avanti nel futuro, sono in corso concetti di criobot per indagare su questi mondi oceanici sviluppato attraverso il programma Scientific Exploration Subsurface Access Mechanism for Europa (SESAME) della NASA, nonché attraverso altri programmi di sviluppo tecnologico della NASA.

Meglio insieme

Per quanto ambizioso sia il concetto SWIM, il suo intento sarebbe quello di ridurre il rischio migliorando al contempo la scienza. Il criobot sarebbe collegato tramite un cavo di comunicazione al lander di superficie, che a sua volta sarebbe il punto di contatto con i controllori di missione sulla Terra. Questo approccio vincolato, insieme allo spazio limitato per includere un grande sistema di propulsione, significa che il criobot non sarebbe probabilmente in grado di avventurarsi molto oltre il punto in cui il ghiaccio incontra l'oceano.

"E se, dopo tutti quegli anni che ci sono voluti per entrare in un oceano, arrivassi attraverso il guscio di ghiaccio nel posto sbagliato? E se ci fossero segni di vita laggiù ma non dove sei entrato nell'oceano?" ha detto lo scienziato del team SWIM Samuel Howell di JPL, che lavora anche su Europa Clipper. "Portando con noi questi sciami di robot, saremmo in grado di guardare 'laggiù' per esplorare molto più del nostro ambiente di quanto un singolo cryobot consentirebbe."

Howell ha paragonato il concetto all'elicottero Ingenuity Mars della NASA, il compagno in volo del rover Perseverance dell'agenzia sul pianeta rosso. "L'elicottero estende la portata del rover e le immagini che sta inviando sono un contesto per aiutare il rover a capire come esplorare il suo ambiente", ha affermato. "Se invece di un elicottero avessi un gruppo, sapresti molto di più sul tuo ambiente. Questa è l'idea alla base di SWIM."

SWIM consentirebbe anche di raccogliere i dati dalla batteria nucleare rovente del criobot, su cui la sonda farebbe affidamento per sciogliere un percorso verso il basso attraverso il ghiaccio. Una volta nell'oceano, il calore della batteria creerebbe una bolla termica, sciogliendo lentamente il ghiaccio sopra e causando potenzialmente reazioni che potrebbero cambiare la chimica dell'acqua, ha detto Schaler.

Inoltre, i robot SWIM potrebbero "raggrupparsi" insieme in un comportamento ispirato a pesci o uccelli, riducendo così gli errori nei dati attraverso le loro misurazioni sovrapposte. I dati del gruppo potrebbero anche mostrare gradienti:temperatura o salinità, ad esempio, in aumento attraverso i sensori collettivi dello sciame e puntando verso la fonte del segnale che stanno rilevando.

"Se ci sono gradienti di energia o gradienti chimici, è così che la vita può iniziare a sorgere. Dovremmo salire a monte del criobot per percepirli", ha detto Schaler.

Ogni robot avrebbe il proprio sistema di propulsione, computer di bordo e sistema di comunicazione a ultrasuoni, insieme a semplici sensori di temperatura, salinità, acidità e pressione. I sensori chimici per monitorare i biomarcatori, i segni di vita, faranno parte dello studio di Fase II di Schaler. + Esplora ulteriormente

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