La NASA está desarrollando una hoja de ruta para robots que podrían visitar mundos oceánicos en futuras misiones espaciales y atravesar las gruesas y heladas capas de los mundos para explorar mares subterráneos en busca de vida.
Recientemente, la agencia espacial reveló los resultados de un taller patrocinado por la NASA celebrado en febrero de 2023, durante el cual científicos e ingenieros se reunieron para discutir posibles conceptos de misión «criobot». La idea es perforar el exterior helado de las lunas del sistema solar, como Júpiteres la luna Europa o la luna Encelado de Saturno, y colocar una sonda en su interior que pueda explorar el océano líquido subyacente.
El concepto de criobot que se está explorando es una alternativa a simplemente perforar un mundo e implica el uso de un dispositivo cilíndrico enviado desde una unidad madre a la superficie de un mundo oceánico helado que puede derretir el hielo y, por lo tanto, deslizarse cuando el agua fluye a su alrededor y se vuelve a congelar. .
Estas sondas, y esta técnica llamada “perforación térmica”, se utilizan actualmente comúnmente para estudiar glaciares y casquetes polares en la Tierra, pero las capas heladas de mundos como Europa y Encelado son más frías y gruesas. También exhiben un comportamiento mucho menos predecible.
La explotación de las actuales operaciones de perforación térmica terrestre en entornos extraterrestres a través de criobots es un objetivo de los investigadores apoyados por los programas Scientific Exploration Subsurface Access Mechanism for Europa (SESAME) y Concepts for Ocean Worlds LifeDetection Technology (COLDTech) de la NASA durante varios años.
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Durante este período, sin embargo, la humanidad ha aprendido mucho más sobre los mundos oceánicos cubiertos de hielo y el taller, celebrado en el Instituto Tecnológico de California (Caltech), brindó la oportunidad a los científicos involucrados en estos proyectos de reunirse nuevamente y garantizar estos avances. se tienen en cuenta en la arquitectura de las misiones robóticas.
Para encontrar vida, sigue el agua.
La vida tal como la conocemos depende de muchos compuestos, moléculas y elementos clave, pero podría decirse que ninguno es tan vital como el agua.
Como componente fundamental de la vida en la Tierra, es fácil entender por qué el agua se ha convertido en una prioridad para los científicos que desean buscar vida en otras partes del mundo. sistema solar. Y aunque hemos descubierto que el agua abunda en nuestro hermoso jardín (y más allá), ningún descubrimiento ha sido más tentador para nosotros. astrobiólogos que darse cuenta de que las lunas heladas de nuestro propio sistema solar albergan vastos océanos de agua líquida.
El descubrimiento de que el paisaje árido de marzo Una vez rebosante de agua, ofrece la innegablemente emocionante oportunidad de descubrir restos de vida antigua, pero las lunas oceánicas como Europa y Encelado ofrecen la oportunidad de descubrir mundos que actualmente son habitables y que incluso pueden albergar seres vivos reales en sus aguas en este momento. Descubrir estos seres vivos, aunque probablemente microbianos, sería revolucionario.
Según la NASA, el taller de Caltech condujo a la identificación de cuatro aspectos clave que deberían informar la hoja de ruta para el desarrollo de un robot alienígena que explore el mundo acuático. Estos aspectos eran potencia, capacidad térmica, movilidad y comunicación.
Un robot capaz de poner calor bajo presión
Por supuesto, los caparazones helados de kilómetros de espesor de nuestras musas oceánicas plantean desafíos considerables para las misiones de búsqueda de vida. Esto significa que el núcleo de un mundo oceánico que exploren criobots necesitaría un sistema de energía nuclear capaz de proporcionar calor capaz de derretir esos muchos kilómetros de hielo, un sistema que necesitaría alrededor de 10 kilovatios (kW) de energía. Este sistema también necesitaría integrarse en una estructura capaz de sobrevivir a la inmensa presión de estos profundos mares alienígenas.
Existe algún precedente para el desarrollo de un sistema de este tipo, por complejo que parezca.
La sonda espacial Cassini, que exploró Saturno y sus lunas antes de sumergirse en el El gigante gaseosoLa atmósfera de 2017 contenía un sistema de energía térmica capaz de generar 14 kW, más que la energía necesaria para derretir kilómetros de hielo. Además, durante las décadas de 1960 y 1970, se desplegaron en el fondo del océano aquí en la Tierra generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG), que probablemente podrían sobrevivir a las presiones de los océanos europeos.
Pero el criobot futurista no sólo necesitaría ser protegido de su entorno; también debe protegerse del calor que él mismo genera. Esto requeriría un sistema de gestión térmica capaz de mantener una temperatura interna segura para el robot mediante la distribución de calor al entorno.
Una forma de hacerlo, dicen los científicos, es utilizar dos circuitos de fluido bombeados de forma independiente. Uno haría circular un fluido de trabajo interno a través de canales integrados en la piel del robot, y el otro haría circular agua helada entre el criobot y el entorno circundante.
Aunque ya se han producido sistemas como este, se necesita mucho más desarrollo para prepararlos para las capas de hielo de Europa o Encelado.
Estas capas de hielo también pueden contener impurezas como roca y sal que un robot necesitaría sistemas adicionales para penetrar. Esto podría lograrse mediante corte mecánico, eliminando estas impurezas con chorros de agua a alta presión o incluso utilizando una combinación de ambos.
Por supuesto, algunos obstáculos, como grandes rocas sólidas, bloques de sal, bolsas de agua o incluso grandes vacíos en estas capas de hielo, podrían resultar inamovibles con estos métodos. Por lo tanto, un criobot también debería poder navegar hasta el sótano. océanos. Esto implicaría integrar un sensor orientado hacia abajo para observar obstáculos, así como un sistema de dirección, los cuales se desarrollaron en el pasado pero aún no se han integrado completamente en ningún tipo de sistema de trabajo aquí en la Tierra.
Los científicos también necesitarán encontrar formas de identificar mejor los obstáculos en las capas de hielo antes de desarrollar una misión para abordar una luna oceánica helada, que el taller identificó como una alta prioridad. El próximo Clíper de Europa La misión, cuyo lanzamiento está previsto para 2024 y llegará a la luna helada de Europa en 2030, podría ser una parte integral de este trabajo de investigación de peligros.
Rompe el hielo pero no la comunicación.
Finalmente, el otro aspecto principal de la misión del robot discutido en el taller de Caltech fue un sistema de comunicaciones que transmitiría datos vitales desde una sonda de exploración en alta mar y de buceo profundo a una unidad principal ubicada en la parte superior del hielo del objeto objetivo. mundos oceánicos.
En la Tierra, los criobots hacen esto usando cables de fibra óptica, pero desplegarlos a través del hielo en un mundo alienígena requeriría estar seguro de que el hielo no rompa el cable. Esto es algo que sería particularmente difícil en el caso de la capa de hielo activa de Encelado, que puede moverse y desplazarse a medida que columnas de material oceánico estallan a través de grietas y se derraman hacia el cielo. la atmósfera de la luna.
Kate Craft, del Laboratorio de Física Aplicada (JPL) de Johns Hopkins, está estudiando cómo los cortes de hielo en lunas oceánicas podrían afectar un sistema de cables de comunicaciones incrustados en el hielo, mientras que otros equipos están investigando métodos no físicos de transmisión de datos, como el uso de radio. frecuencias. , acústica e incluso campos magnéticos para transmitir datos desde los océanos a la superficie a través del hielo extraterrestre.
Aunque estos son los cuatro elementos clave de los criobots que exploran el mundo oceánico discutidos por los cuarenta participantes en este taller, se examinaron otros elementos, como instrumentos capaces de tomar muestras y analizar los líquidos recolectados, sistemas de anclaje al hielo para asegurar los módulos en la superficie, y materiales para cubrir la superficie del criobot que no se corroerán en ambientes extraterrestres.
El resultado general del ejercicio de planificación de la misión es que hay mucho trabajo por hacer, pero que una misión criobot a los mundos helados del sistema solar es factible.
En última instancia, esto significa que encontrar vida en otros mundos es más plausible que nunca.
