Algún día, un enjambre de robots del tamaño de un teléfono celular podría atravesar el agua debajo de la capa helada de millas de espesor de la luna Europa de Júpiter o la luna Encelado de Saturno, en busca de signos de vida extraterrestre. Empaquetados dentro de una estrecha sonda para derretir hielo que haría un túnel a través de la corteza congelada, los diminutos robots serían liberados bajo el agua, nadando lejos de su nave nodriza para tomar la medida de un nuevo mundo.

Esa es la visión de Ethan Schaler, un ingeniero mecánico de robótica en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California, cuyo concepto Sensing With Independent Micro-Swimmers (SWIM) recibió recientemente $600,000 en fondos de Fase II del programa NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC). La financiación, que sigue a su concesión de 2021 de 125 000 $ en financiación NIAC de fase I para estudiar la viabilidad y las opciones de diseño, le permitirá a él y a su equipo fabricar y probar prototipos impresos en 3D durante los próximos dos años.

Una innovación clave es que los mininadadores de Schaler serían mucho más pequeños que otros conceptos de robots de exploración oceánica planetaria, lo que permitiría cargar muchos de ellos de forma compacta en una sonda de hielo. Se sumarían al alcance científico de la sonda y podrían aumentar la probabilidad de detectar evidencia de vida mientras se evalúa la habitabilidad potencial en un cuerpo celeste distante que contiene océanos.

"Mi idea es, ¿dónde podemos tomar la robótica miniaturizada y aplicarla en formas nuevas e interesantes para explorar nuestro sistema solar?" Schaler dijo. "Con un enjambre de pequeños robots nadadores, podemos explorar un volumen mucho mayor de agua oceánica y mejorar nuestras mediciones al tener varios robots recopilando datos en la misma área".

Aún no forma parte de ninguna misión de la NASA, el concepto SWIM en etapa inicial prevé robots en forma de cuña, cada uno de aproximadamente 5 pulgadas (12 centímetros) de largo y alrededor de 3 a 5 pulgadas cúbicas (60 a 75 centímetros cúbicos) de volumen. Aproximadamente cuatro docenas de ellos podrían caber en una sección de 4 pulgadas de largo (10 centímetros de largo) de un criobot de 10 pulgadas (25 centímetros) de diámetro, ocupando solo alrededor del 15% del volumen de carga científica. Eso dejaría mucho espacio para instrumentos científicos más potentes pero menos móviles que podrían recopilar datos durante el largo viaje a través del hielo y proporcionar mediciones estacionarias en el océano.

La misión Europa Clipper, planeada para un lanzamiento en 2024, comenzará a recopilar ciencia detallada durante múltiples sobrevuelos con un gran conjunto de instrumentos cuando llegue a la luna joviana en 2030. Mirando más hacia el futuro, se están desarrollando conceptos de criobots para investigar tales mundos oceánicos. desarrollado a través del programa Mecanismo de Acceso Subsuperficial de Exploración Científica para Europa (SESAME) de la NASA, así como a través de otros programas de desarrollo de tecnología de la NASA.

Mejor juntos

A pesar de lo ambicioso que es el concepto SWIM, su intención sería reducir el riesgo y mejorar la ciencia. El criobot se conectaría a través de un cable de comunicaciones al módulo de aterrizaje basado en la superficie, que a su vez sería el punto de contacto con los controladores de la misión en la Tierra. Ese enfoque atado, junto con el espacio limitado para incluir un gran sistema de propulsión, significa que el criobot probablemente no pueda aventurarse mucho más allá del punto donde el hielo se encuentra con el océano.

"¿Qué pasa si, después de todos esos años que tomó llegar a un océano, atraviesas la capa de hielo en el lugar equivocado? ¿Qué pasa si hay signos de vida allí, pero no donde entraste al océano?" dijo el científico del equipo SWIM Samuel Howell de JPL, quien también trabaja en Europa Clipper. "Al traer estos enjambres de robots con nosotros, podríamos mirar 'allá' para explorar mucho más de nuestro entorno de lo que permitiría un solo criobot".

Howell comparó el concepto con el Ingenuity Mars Helicopter de la NASA, el compañero aerotransportado del rover Perseverance de la agencia en el Planeta Rojo. "El helicóptero amplía el alcance del rover, y las imágenes que envía son contexto para ayudar al rover a comprender cómo explorar su entorno", dijo. "Si en lugar de un helicóptero tuvieras varios, sabrías mucho más sobre tu entorno. Esa es la idea detrás de SWIM".

SWIM también permitiría recopilar datos de la batería nuclear ardiente del criobot, en la que se basaría la sonda para derretir un camino descendente a través del hielo. Una vez en el océano, el calor de la batería crearía una burbuja térmica, derritiendo lentamente el hielo de arriba y provocando potencialmente reacciones que podrían cambiar la química del agua, dijo Schaler.

Además, los robots SWIM podrían "agruparse" en un comportamiento inspirado en peces o pájaros, reduciendo así los errores en los datos a través de sus mediciones superpuestas. Los datos de ese grupo también podrían mostrar gradientes:temperatura o salinidad, por ejemplo, aumentando a través de los sensores colectivos del enjambre y apuntando hacia la fuente de la señal que están detectando.

"Si hay gradientes de energía o gradientes químicos, así es como puede comenzar a surgir la vida. Tendríamos que ir río arriba desde el criobot para detectarlos", dijo Schaler.

Cada robot tendría su propio sistema de propulsión, computadora a bordo y sistema de comunicaciones por ultrasonido, junto con sensores simples de temperatura, salinidad, acidez y presión. Los sensores químicos para monitorear los biomarcadores (signos de vida) serán parte del estudio de Fase II de Schaler. + Explora más

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