Τι χρειάζεστε για να φτιάξετε ένα Planetary Rover;

Η ανθρωπότητα έχει ονειρευτεί να ταξιδέψει στα αστέρια, αλλά δυστυχώς, το σύμπαν είναι εχθρικό προς την ανθρώπινη ζωή. Πριν αρχίσουν οι αστροναύτες να πατούν το πόδι τους σε εξωγήινους πλανήτες, στέλνονται ρομπότ να κάνουν τη δουλειά πρώτα. Από το 2020, ο Άρης είναι ο μόνος πλανήτης που κατοικείται εξ ολοκλήρου από ρομπότ. Ίσως κάποια μέρα να γίνουν ακόμα περισσότερα. Τι χρειάζεται για να κατασκευαστεί ένα πλανητικό ρόβερ που μπορεί να αντέξει όλα όσα μπορεί να του ρίξει το σύμπαν;

Τι θα κάνει το Planetary Rover;

Όταν σχεδιάζουν ένα rover, οι μηχανικοί πρέπει πρώτα να εξετάσουν τι είδους εργασία θέλουν να εκτελέσει η δημιουργία τους. Το χρειάζονται οι επιστήμονες για να πάρουν δείγματα διαφόρων τύπων πετρωμάτων και εδάφους καθώς εξερευνούν; Θα χρειαστεί το rover να διασχίσει διαφορετικά είδη εδάφους; Θα παραμένει σε συνεχή επαφή με τη Γη ή θα στέλνει πίσω πακέτα πληροφοριών σε τακτικό πρόγραμμα;

Μόλις οι σχεδιαστές έχουν μια ιδέα για το είδος των εργασιών που θα εκτελέσει το rover στον εξωγήινο πλανήτη, γίνεται ευκολότερο να δημιουργήσουν το τελικό σχέδιο. Θα καταλάβουν καλύτερα τι θα αντιμετωπίσει η συσκευή αφού ολοκληρώσει το μακρύ ταξίδι της και μπορέσει να ξεκινήσει τη δουλειά της.

Αναλύοντας τα βασικά

Ανεξάρτητα από το τι θα κάνει ένα πλανητικό ρόβερ μόλις φτάσει στον προορισμό του, υπάρχουν ορισμένα βασικά κομμάτια εξοπλισμού που πρέπει να συμπεριλάβουν οι μηχανικοί στο σχεδιασμό τους. Αυτό περιλαμβάνει, αλλά δεν περιορίζεται σε μια μεγάλη ποικιλία στοιχείων, όπως: 

• Ένα σώμα που θα στεγάσει όλο τον εξοπλισμό του rover και όλα όσα χρειάζονται για τη λειτουργία του.
• Ένας εγκέφαλος που μπορεί να ελέγξει το ρόβερ απευθείας και να επικοινωνήσει με τη βάση του σπιτιού για να λάβει νέες παραγγελίες από χειριστές πίσω στη Γη.
• Όπλα που μπορεί να χρησιμοποιήσει το rover για να αλληλεπιδράσει με τον εξωγήινο πλανήτη. Αυτά μπορεί να έχουν εργαλεία ή αισθητήρες στο άκρο ή να είναι εξοπλισμένα με χέρια για τη λήψη δειγμάτων.
• Κεφάλι και λαιμό που περιέχει κάμερες και άλλους αισθητήρες για την παρατήρηση της περιοχής απευθείας γύρω από το rover. Ο ακριβής σχεδιασμός αυτού του στοιχείου θα ποικίλλει ανάλογα με το πού πηγαίνει και τι είναι προγραμματισμένο να κάνει όταν φτάσει εκεί.
• Πόδια, τροχοί ή άλλα εργαλεία να διασχίσει το τοπίο. Ο σχεδιασμός θα εξαρτηθεί από το τι θα αντιμετωπίσει το rover όταν φτάσει στον προορισμό του. Τα ρόβερ του Άρη έχουν χρησιμοποιήσει και τροχούς και πέλματα με διάφορους βαθμούς επιτυχίας. Τα μελλοντικά μοντέλα μπορεί να χρησιμοποιούν πόδια ή, στην περίπτωση των MarsBees, ακόμη και φτερά.
• Μια πηγή ενέργειας για να συνεχίσουν να λειτουργούν όλα. Προηγούμενα ρόβερ είχαν χρησιμοποιήσει έναν συνδυασμό πυρηνικής, ηλιακής και μπαταρίας για να συνεχίσουν να τρέχουν στην επιφάνεια του Άρη. Ωστόσο, καθώς η εξερεύνηση απομακρύνεται από τον ήλιο, η ηλιακή ενέργεια δεν θα είναι τόσο βιώσιμη για την παροχή ενέργειας σε ένα πλανητικό ρόβερ.

Αυτά τα έξι πράγματα είναι πραγματικά όλα όσα χρειάζονται για την κατασκευή ενός ρόβερ. Αν και ακούγεται αρκετά απλό, γίνεται πολύ πιο περίπλοκο από εδώ. Τελικά, υπάρχει λόγος που το αποκαλούν πυραυλική επιστήμη.

Χτίζοντας Πρωτότυπα Εδώ στη Γη

Προτού οι επιστήμονες και οι μηχανικοί μπορέσουν να φορτώσουν το ρόβερ τους στο δοχείο φορτίου ενός πυραύλου, πρέπει να κατασκευάσουν πρωτότυπα πλήρους μεγέθους εδώ στη Γη. Δεν έχει νόημα να ξοδεύουμε εκατομμύρια δολάρια σε ένα rover εάν πρόκειται να χαλάσει και να σταματήσει να λειτουργεί μόλις αγγίξει την επιφάνεια ενός εξωγήινου πλανήτη. Αυτό σπαταλά πολλά χρήματα, και λαμβάνοντας υπόψη πόσο χρόνο χρειάζεται για να φτάσετε στους περισσότερους πλανήτες του ηλιακού συστήματος, πολύ χρόνο επίσης.

Το rover θα χρειαστεί να περάσει διάφορες φάσεις πρωτότυπου προτού είναι έτοιμο για εκτόξευση. Οι μηχανικοί γυαλίζουν και τροποποιούν τη σχεδίαση μέχρι να βεβαιωθούν ότι το μηχάνημα θα λειτουργήσει όπως προβλέπεται. Ο στόχος είναι να επιλύσετε όσα περισσότερα σφάλματα και να λύσετε όσο το δυνατόν περισσότερα προβλήματα πριν από την κυκλοφορία. Είναι πολύ πιο εύκολο να διορθώσετε προβλήματα ενώ βρίσκεστε στη Γη παρά στον προορισμό τους.

Πώς ένα Planetary Rover Επιβιώνει στο Διάστημα ?

Υπάρχει ένα πράγμα για το οποίο είναι δύσκολο να προετοιμαστείς κατά την κατασκευή ρόβερ - η απόλυτη σκληρότητα του διαστήματος. Ένα ρόβερ υπόκειται σε ακραία ζέστη και κρύο, κρούσεις, βαρύτητα και υπερβολικές ταχύτητες, καθώς και ακτινοβολία — και αυτό συμβαίνει μόνο στο ταξίδι εκεί. Μόλις προσγειωθεί στον Άρη ή σε άλλον εξωγήινο πλανήτη, υπάρχουν κάθε είδους μεταβλητές που πρέπει να λάβετε υπόψη.

Για παράδειγμα, οι αμμοθύελλες είναι μια τεράστια απειλή στον κόκκινο πλανήτη. Στην πραγματικότητα, η NASA έχασε την επαφή με το ρόβερ Opportunity μετά από μια τεράστια αμμοθύελλα που κάλυψε περισσότερο από τη μισή επιφάνεια του πλανήτη.

Τα Rover είναι σχεδιασμένα με κράματα και άλλα υλικά που μπορούν να επιβιώσουν στις σκληρές συνθήκες στο διάστημα. Το κέβλαρ και το αλουμίνιο είναι δημοφιλείς επιλογές, ενώ υπάρχει επίσης μια ποικιλία από σύνθετα υλικά από ενισχυμένο άνθρακα και άλλα παρόμοια υλικά που μπορούν να επιβιώσουν και να λειτουργήσουν στο κρύο σκοτάδι του διαστήματος.

Εξερευνώντας έναν εξωγήινο κόσμο

Από το 2020, οι άνθρωποι έχουν στείλει μόνο ρόβερ στον Άρη, με την υπόλοιπη διαστρική εξερεύνηση να περιορίζεται σε ανιχνευτές και τροχιακά. Οι επιστήμονες θα χρειαστεί τελικά να δημιουργήσουν ρόβερ ικανά να εξερευνήσουν πάντα μακρινούς κόσμους. Οι μηχανικοί εργάζονται ήδη στο BRUIE, ένα υδάτινο ρόβερ που δεν θα κυλά στην επιφάνεια όπως το Curiosity και το Opportunity. Αντίθετα, ο BRUIE θα βουτήξει κάτω από τον πάγο σε παγωμένα φεγγάρια όπως η Ευρώπη και ο Εγκέλαδος. Δοκιμάζουν αυτό το υποβρύχιο rover αυτή τη στιγμή στέλνοντάς το κάτω από τον πάγο σε παγωμένα κλίματα όπως η Ανταρκτική.

Οι γίγαντες αερίου θα απαιτήσουν κάτι που να μπορεί να αντέξει τη θερμότητα και την πίεση που παράγουν αυτοί οι τεράστιοι πλανήτες. Ίσως οι επιστήμονες να δημιουργήσουν πουλιά-rover που μπορούν να βουτήξουν μέσα και έξω από την ατμόσφαιρά τους, λαμβάνοντας δείγματα και εξερευνώντας τα παχιά στρώματα νεφών. Αυτά τα ρόβερ μπορεί επίσης να είναι σε θέση να εξερευνήσουν πλανήτες όπως η Αφροδίτη. Ο πλανήτης που πήρε το όνομά του από τη Ρωμαϊκή Θεά της Αγάπης βλέπει μερικές από τις υψηλότερες θερμοκρασίες στο ηλιακό σύστημα λόγω της πυκνής ατμόσφαιράς του.

Το μόνο πράγμα που περιορίζει τους μηχανικούς και τους σχεδιαστές σε αυτό το σημείο είναι η χρηματοδότηση και η φαντασία. Πρέπει να έχουν έναν προορισμό στο μυαλό τους προτού αρχίσουν να δημιουργούν ένα νέο rover. Ίσως κάποια μέρα δημιουργήσουμε ένα ρόβερ που ταιριάζει σε όλους για να το στείλουμε οπουδήποτε στον γαλαξία. Προς το παρόν, κάθε περιπετειώδες ρομπότ είναι μια προσαρμοσμένη δημιουργία, σχεδιασμένη αποκλειστικά για τον πλανήτη που θα αποκαλεί σπίτι.

Διατήρηση επαφής με το Home Base

Ένα από τα πιο σημαντικά πράγματα που πρέπει να λάβετε υπόψη κατά τη δημιουργία ενός rover είναι πώς θα επικοινωνεί με τον έλεγχο της αποστολής εδώ στη Γη. Οι μηχανικοί της NASA μπορούν να προγραμματίσουν τα ρόβερ με περιορισμένη αυτονομία, αλλά πρέπει επίσης να υπάρχει ένας τρόπος επικοινωνίας και συλλογής δεδομένων που καταγράφουν οι συσκευές καθώς εξερευνούν εξωγήινους πλανήτες. Τα περισσότερα τρέχοντα ρόβερ χρησιμοποιούν ραδιοκύματα υπερυψηλής συχνότητας (UHF) για την αποστολή πληροφοριών και τη λήψη παραγγελιών. Αυτήν τη στιγμή, χρειάζονται από πέντε έως 20 λεπτά για να ταξιδέψει το ραδιοφωνικό σήμα από τον αποστολέα στον δέκτη — και τον ίδιο χρόνο για να το στείλει πίσω.

Όσο περαιτέρω η ανθρώπινη εξερεύνηση μετακινείται από τη Γη, τόσο περισσότερος χρόνος θα χρειαστεί για την αποστολή και λήψη πληροφοριών. Τα Rovers θα χρειαστούν αυξημένη αυτονομία σε ορισμένους τομείς μόνο και μόνο για να παραμείνουν ασφαλείς και να λειτουργούν, ειδικά σε περιπτώσεις έκτακτης ανάγκης. Για παράδειγμα, το Parker Solar Probe βρίσκεται αυτή τη στιγμή σε τροχιά γύρω από τον ήλιο. Λόγω της απόστασης, χρειάζονται περίπου οκτώ λεπτά για την αποστολή ή τη λήψη δεδομένων. Μια λάθος κίνηση και ο ανιχνευτής θα μπορούσε να καταστραφεί σε λιγότερο από ένα δευτερόλεπτο, επομένως πρέπει να είναι σε θέση να πάρει κάποιες αποφάσεις μόνο του, επειδή δεν έχει την πολυτέλεια να περιμένει τη NASA να απαντήσει με νέες εντολές.

Ακολουθώντας τα βήματα των Planetary Rovers

Τελικά, ο στόχος ενός rover δεν είναι απλώς η συλλογή πληροφοριών. Αυτά τα μικρά ρομπότ ανοίγουν γρήγορα το δρόμο για τους αστροναύτες να κάνουν αυτό το πρώτο βήμα στον Άρη ή ακόμα πιο μακριά. Τελικά, υπάρχει ένα ολόκληρο σύμπαν για εξερεύνηση. Τα πλανητικά ρόβερ είναι μικροί μηχανικοί εξερευνητές που φροντίζουν να είναι ασφαλές για τους ανθρώπους εκεί έξω στο σκοτάδι του διαστήματος.

Ίσως κάποια μέρα, οι ανθρώπινοι αστροναύτες να μπορέσουν κυριολεκτικά να ακολουθήσουν τα βήματά τους σε έναν άλλο πλανήτη. Χάρη στα ρόβερ και τις επιστημονικές εξελίξεις, όλα είναι δυνατά.

Πηγή επιλεγμένης εικόνας:NASA/JPL-Caltech/Malin Space Science Systems / Παράγωγη εργασία, συμπεριλαμβανομένης της βαθμολόγησης, της διόρθωσης παραμόρφωσης, των δευτερευουσών τοπικών προσαρμογών, της περικοπής και της απόδοσης από το αρχείο tiff: Julian Herzog, Public domain, μέσω Wikimedia Commons