Permukaan Europa, salah satu dari empat bulan Jupiter, membuat musuh yang tangguh. Pertama, dibungkus dengan lapisan es yang tebal, terbelah menjadi jurang besar oleh tarikan gravitasi besar-besaran Jupiter. Lalu ada gravitasi permukaan yang sangat rendah dan ngarai es yang licin. Tetapi di balik semua es itu, Europa juga dianggap memiliki lautan cairan yang dapat mendukung kehidupan - menjadikannya target utama untuk eksplorasi tata surya kita selanjutnya.
Konten terkait
- Ketika Manusia Mulai Mengkolonisasi Planet Lain, Siapa yang Harus Bertanggung Jawab?
- Bukti Menumpuk untuk Geyser Es Meletus di Europa
- Bisakah Kita Menyelamatkan Mars Dari Diri Kita Sendiri?
Jadi bagaimana NASA akan mengatasi tantangan berbahaya ini? Itu tentu tidak bisa mengirim penjelajah beroda seperti Sojourner, yang membuat satu lompatan raksasa untuk robotkind ketika pertama kali melintasi Mars 'Ares Valles pada tahun 1996. Sebaliknya, NASA sedang mencari cara untuk menyingkirkan dengan roda yang pernah revolusioner dan membayangkan kembali bagaimana generasi selanjutnya robot akan menjelajahi asteroid dan dunia luar yang dingin dari Tata Surya dalam beberapa dekade mendatang.
Masukkan: LEMUR.
Saat ini berbobot sekitar 75 pound, rover generasi berikutnya ini adalah sebagian kecil dari ukuran Curiosity Mars, yang mendekati hampir satu ton. Ukurannya sendiri merentang batas kemampuan robot — tetapi jika itu pernah digunakan, itu akan perlu melakukan lebih dari itu. Rover berukuran pint harus tahan terhadap suhu dan kondisi magnetik yang luar biasa ekstrim; menavigasi permukaan apa pun; dan melakukannya cukup lama untuk mengumpulkan data yang bermakna dengan beberapa instrumen ilmu antariksa teringan dan terpintar yang pernah dibuat.
Apakah ini sesuai dengan tugasnya?
Tiga generasi NASA Mars rovers dari 1997 hingga 2012, difoto di dalam Yard Mars di Jet Propulsion Lab di Pasadena, California: cadangan penerbangan untuk Sojourner (depan), Mars rover Project Rover Project uji bajak (kiri) dan Curiosity test rover (kanan) . (NASA / JPL-Caltech) Diakui, robot LEMUR — singkatan dari “robot utilitas mekanik perjalanan tungkai” —tidak semanis spesies bermata lebar, berbulu halus yang dipopulerkan oleh Madagaskar Dreamworks . Sebaliknya, robot mendapatkan namanya dari ambidexterity mamalia nyata. Awalnya dimaksudkan untuk menjadi robot perbaikan untuk misi bulan berawak, bajak telah dirancang ulang untuk eksplorasi gayaberat mikro dari permukaan vertikal dan terbalik dari ngarai dan gua.
“[Lemur] menggunakan kedua tangan dan kaki mereka untuk mobilitas dan manipulasi, ” jelas Aaron Parness, pemimpin kelompok robot lingkungan ekstrem di Jet Propulsion Laboratory (JPL) NASA. "Meskipun robot kami tidak memiliki lengan dan kaki yang berbeda, itu mirip dengan monyet atau lemur karena dapat menggunakan kakinya untuk melakukan hal-hal yang jauh lebih efisien daripada manusia."
Untuk memastikan bahwa robot dapat bergerak di lingkungan yang bahkan lebih aneh daripada yang ditemukan di Mars, kelompok Parness telah menciptakan apa yang disebut "chimerobot": robot yang memanfaatkan kemampuan banyak hewan darat yang berbeda. Dengan anggota tubuh yang mencapai dan kaki yang seperti dayung, LEMUR membangkitkan laba-laba atau bintang laut, menggunakan pelengkap untuk merayap dan melekat pada permukaan yang tipis.
Keempat tungkai robot dilengkapi dengan "kaki" bundar yang dapat dipertukarkan, yang dapat ditukar dengan attachment dengan berbagai fungsi, gaya pisau Tentara Swiss, untuk membantunya melintasi berbagai permukaan. Kaki panjat tebing menampilkan serangkaian kait baja kecil yang setajam silet, yang dikenal sebagai microspines, untuk mencengkeram permukaan kasar batu cukup kuat hingga satu kaki untuk menahan seluruh berat robot. Untuk permukaan yang halus, seperti lambung luar stasiun ruang angkasa atau satelit, LEMUR melekat dengan kaki lengket seperti tokek.
Baru-baru ini, para peneliti mengambil salah satu "tangan" LEMUR ke Antartika untuk menguji keterikatan baru yang berpotensi penting: latihan es seperti sekrup. Ketika Parness dan timnya siap untuk menguji perangkat keras mereka, mereka “mencari tempat terberat yang bisa kita temukan, ” kata Parness. “Kami harus mencapai keseimbangan yang tepat antara memiliki lingkungan yang tepat, tetapi juga tidak terlalu jauh sehingga mahal dan mustahil untuk membawa tim ke sana. Antartika berada di ujung itu. ”
Untuk melakukannya, mereka memanggil Aaron Curtis, seorang ahli geografi yang berubah menjadi vulkanologis yang berubah menjadi robot yang telah menghabiskan beberapa musim panas di benua paling selatan, merangkak di sekitar terowongan es yang dibentuk oleh Gunung Erebus, gunung berapi paling aktif di Bumi. Dengan suhu rata-rata musim panas yang turun ke -22 derajat Fahrenheit, gunung berapi, formasi es yang diciptakannya, dan danau lava yang berdiri mewakili proksi yang adil dari kondisi yang mungkin dijumpai oleh penjelajah berkaki di bulan-bulan es seperti Europa atau Enceladus.
Aaron Curtis melakukan perjalanan ke Antartika Desember lalu, di mana ia menguji robot dan instrumen yang dirancang untuk dunia es seperti Europa. (Nial Peters) Sebagai rekan penelitian dengan Observatorium Gunung Erebus selama enam dari tujuh tahun terakhir, Curtis memetakan topografi es yang mengelilingi gunung berapi. Ketertarikan khususnya ada di bawah permukaan, di dalam gua dan terowongan yang melebur ke dalam es oleh gas yang keluar dari celah gunung berapi. Menemukan tempat-tempat di mana terowongan yang terhubung ke luar kadang-kadang sesederhana menemukan "cerobong es" yang menjulang tinggi, struktur setinggi beberapa meter yang dibentuk oleh gas yang keluar. Lain kali itu berarti menemukan pintu masuk gua dengan menjatuhkan mobil salju ke dalam lubang yang tersembunyi di tanah secara tidak sengaja.
Setelah menghabiskan empat tahun memetakan satu gua dalam 3-D untuk mengamati perubahannya dari waktu ke waktu, Curtis mendapati dirinya berulang kali menghadapi tantangan yang sama berulang kali. Pertama, timnya tidak dapat mencapai area tertentu karena terlalu beracun untuk dijelajahi manusia. Kedua, mereka takut bahwa keberadaan manusia dapat secara tidak sengaja mencemari lingkungan langka dengan mikroba yang diperkenalkan. Kedua masalah ini membawanya untuk mempertimbangkan kegunaan penjelajah robot.
"Jika kita memiliki robot yang dapat bergerak di atas es, kita dapat menjelajahi gua-gua yang peka secara mikro dan dipenuhi gas, " kata Curtis. Bermain-main bot-es miliknya akhirnya cocok untuk pekerjaan yang sudah berlangsung di JPL, yang ia gabung sebagai seorang ahli robotika Oktober lalu.
Ternyata, microspines cenderung hanya mencacah es alih-alih mencengkeramnya, karena perlekatan dirancang untuk menekan duri ke batu untuk mendapatkan pembelian. Jadi Curtis merancang lampiran yang menggunakan bor kecil untuk menggali dirinya sendiri ke permukaan es.
Desain aslinya menjadi tersumbat oleh es, kata Curtis, jadi dia beralih ke sesuatu yang dipercaya oleh penggemar es manusia dengan kehidupan mereka: sekrup es yang tidak tersedia. Mereka berlubang, memungkinkan es untuk melintas bukannya membangun di belakang ujung pengeboran, dan juga akan memungkinkan LEMUR untuk memproduksi dan mengumpulkan sampel es saat merayap perlahan.
Tes dunia es berikutnya kemungkinan akan dilakukan di gletser di atas Gunung Rainier di Washington — dengan sasis LEMUR lengkap dan bukan hanya pelengkap kaki tanpa tubuh. Tetapi Parness mengatakan bahwa kemampuan untuk menguji kemampuan pengambilan sampel juga menggarisbawahi tujuan utama lain dari keseluruhan proses pengembangan.
“Dengan pengujian lapangan, kami selalu berusaha mencapai dua tujuan: untuk menunjukkan teknologi untuk penggunaan di masa depan, tetapi juga untuk melakukan sains yang bermakna di lokasi itu, ” katanya. Dengan kata lain, tes LEMUR tidak hanya membantu kita untuk akhirnya memahami cryovolcanoes di badan lain; "Ini bermanfaat bagi kita di Bumi juga, " kata Parness.
LEMUR mendapatkan latihan di lab Aaron Parness di JPL selama uji coba baru-baru ini. (NASA / JPL-Caltech) Selama lebih dari 35 tahun, Penelope Boston telah mencari kehidupan mikroba dan indikatornya di lingkungan ekstrem, seperti Cueva de Villa Luz yang direndam asam sulfat di Tabasco, di Meksiko. Dalam perannya sebelumnya sebagai direktur studi gua dan karst di New Mexico Institute of Mining and Technology, di mana ia mempelajari proses penuaan dan erosi gua-gua dan lubang-lubang pembuangan bawah tanah, Boston mengarahkan Parness ke lokasi di mana timnya dan LEMUR dapat belajar apa yang harus dicari, dan bagaimana mencarinya.
"Saya telah membantu tim Aaron memahami apa isyarat halus yang mungkin mengindikasikan kemungkinan deposit mikroba atau mineral yang menarik bagi LEMUR untuk diperiksa, " kata Boston, yang sekarang memimpin Lembaga Astrobiologi NASA, melalui email.
Menu kemungkinan, tambahnya, adalah pola yang tertinggal dalam atau pada formasi batuan oleh proses biologis, seperti tekstur yang menunjukkan mikroorganisme telah bekerja mengubah batuan dasar atau deposit mineral. Di Bumi, bukti seperti itu ada di tempat-tempat seperti Gua Lechugilla di New Mexico, di mana bakteri yang memakan belerang, besi dan mangan dianggap telah berperan dalam membentuk gua dan formasi batu yang spektakuler di sana.
Petunjuk yang ditinggalkan oleh kehidupan mikroba biasanya tidak begitu jelas. Tetapi dengan menguji berbagai instrumen pada sisa-sisa mikroba yang hidup dan memfosil, robot seperti LEMUR dapat menjelaskan lebih banyak tentang bagaimana mikroba ini hidup, membentuk lingkungan mereka, dan mati.
Bagian dari tantangannya adalah memastikan alatnya cukup kecil untuk dapat bergerak. Jadi selain menguji perangkat keras, Parness dan timnya telah bekerja dengan mitra universitas untuk mengembangkan instrumen penginderaan jauh dan analisis miniatur. Idenya adalah bahwa LEMUR dapat memakainya di perutnya atau seperti ransel, memetakan gua atau medan dalam 3D dengan lidar, ke kromatografi gas, untuk mencari organik dan molekul kaya karbon dengan spektrometer inframerah dekat kecil.
“[Aaron] kelompok Parness sedang menjajaki kemungkinan memberikan LEMUR dengan pengenalan pola dan pembelajaran mesin untuk membantunya melihat seperti manusia, ” kata Boston. "Paleobiologi seringkali bisa berskala sangat halus dan halus, dan kemampuan visual dan interpretasi yang ditingkatkan yang dapat dibawa robot ke meja adalah alat yang sangat kuat untuk membantu kita melihat dan memahami paleobiologi dengan lebih baik."
Aaron Curtis, seorang sarjana postdoctoral di JPL, di atas Mt. Erebus, gunung berapi aktif paling selatan di dunia. (Dylan Taylor) Di bawah anggaran federal yang diusulkan dari Gedung Putih, pendanaan untuk Misi Pengalihan Asteroid — program di mana LEMUR kemungkinan besar akan digunakan — akan dihilangkan. Namun, Parness dan timnya telah diarahkan untuk melanjutkan pekerjaan mereka di LEMUR. Pada akhir 2017, Parness akan kembali ke daerah Titus Canyon di Death Valley, tempat dia menguji LEMUR sebelumnya, berhenti di tabung lava di New Mexico pada musim panas.
Di sana, fosil ganggang berumur 500 juta tahun berdiri sebagai analog bagi sisa-sisa purba di tempat lain — tetapi para insinyur harus memastikan LEMUR dapat melihatnya. "Jika kita mencoba mencari kehidupan di dinding tebing Mars atau planet lain, kita harus mencari jejak tertua kehidupan di Bumi dan menguji instrumen kita di sana, " kata Parness. "Jika kita tidak dapat mendeteksi kehidupan di planet kita sendiri, apa yang memberi kita keyakinan bahwa kita akan dapat menemukannya dalam sampel yang lebih tua dan lebih keras?"
