Na našem webu se věnujeme historii, současnosti a blízké budoucnosti kosmonautiky. Výjimečně si ale dovolíme napsat i o zajímavém konceptu, který si na svou realizaci bude muset počkat trochu déle. Vize, kterou prezentovali experti z kalifornské Jet Propulsion Laboratory, patří právě mezi takovéto projekty. Není to však žádný nerealizovatelný vzdušný zámek, ale skutečný projekt, jehož koncepční fáze se nyní rozpracovává. Pokud se jednou dočká realizace, dočkali bychom se hejna robotů o velikosti mobilního telefonu, kteří by se proháněli vodou pod několik kilometrů silnou ledovou krustou takzvaných oceánských světů – ať už jde o jupiterův měsíc Europa, nebo o Saturnův Enceladus, kde by tyto sondy mohly pátrat po stopách života. O dopravu robotů do podpovrchového oceánu by se měla postarat úzká sonda tavící led, která by poté ve vodě uvolnila roboty. Ti by pak mohli plavat i do větších vzdáleností od mateřské sondy.
Tak si to alespoň představuje Ethan Schaler, inženýr zaměřený na strojírenství a robotiku z kalifornské JPL. Jeho projekt SWIM (Sensing With Independent Micro-Swimmers) byl nedávno v rámci financování druhé fáze oceněn sumou 600 000 dolarů od programu pokročilých inovativních konceptů NIAC (Innovative Advanced Concepts), který provozuje NASA. Tyto finance přichází poté, co jeho projekt získal vloni v první fázi 125 000 dolarů, které sloužily ke studii uskutečnitelnosti a designových možností. Aktuální finanční podpora umožní jeho týmu vytvořit 3D vytištěné prototypy, které se budou během dalších dvou let testovat.
Zdroj: https://www.nasa.gov/
Hlavní inovací je, že Schalerovi „miniplavci“ by byli oproti dalším konceptům robotů pro průzkum mimozemských oceánů mnohem menší. To by umožnilo naložit jich do mateřské sondy velké množství. Jejich přítomnost by mohla navýšit nejen vědecké přínosy zmíněné sondy, ale i pravděpodobnost detekce života během vyhodnocování potenciální obyvatelnosti vzdálených oceánských světů. „“Vycházel jsme ze základní myšlenky – kde můžeme využít miniaturizovanou robotiku a použít ji zajímavými novými způsoby pro průzkum naší Sluneční soustavy,“ říká Schaler a dodává: „S hejnem malých plovoucích robotů jsme schopni prozkoumat mnohem větší objem vody, ale i zlepšit naše měření tím, že více robotů sbírá data ve stejné oblasti.“
Projekt SWIM je teprve v rané fázi a není součástí žádné mise NASA. Výzkumníci zatím pracují s možností, že by roboti měli tvar klínu o délce 12 centimetrů a objem okolo 60 – 75 krychlových centimetrů. Do 10 centimetrů dlouhé sekce potenciální kryosondy o průměru 25 centimetrů by se vešly až čtyři desítky těchto malých průzkumníků. Zabírali by přitom pouze 15 % objemu, který by byl vyčleněn pro užitečný náklad. Díky tomu by v kryosondě zůstalo dost míst pro výkonnější, ale zase méně pohyblivé vědecké přístroje, které mohou sbírat údaje během dlouhé cesty skrz led, nebo poskytovat stacionární měření v oceánu.
Na rok 2024 je naplánován start sondy Europa Clipper, která k Jupiteru dorazí v roce 2030. Během desítek průletů kolem ledového měsíce Europy bude svými pokročilými přístroji sbírat podrobné vědecky cenné informace. Tyto poznatky se budou moci uplatnit třeba v chystaných konceptech kryosond, které jsou vyvíjeny v rámci programu SESAME (Scientific Exploration Subsurface Access Mechanism for Europa), nebo i v rámci jiných programů agentury NASA.
Zdroj: https://www.nasa.gov/
Jakkoli je koncepce SWIM ambiciózní, jejím záměrem by mělo být snížení rizika a zároveň posílení vědeckého poznání. Kryosonda by byla komunikačním lanem spojena s landerem na povrchu, který by zajišťoval komunikaci mise se Zemí. Přístup založený na tomto lanku společně s omezeným prostorem, do kterého by se musel vejít velký pohonný systém, znamená, že kryosonda by zřejmě nebyla schopna přesunu o moc dál od místa, kde se z ledové šachty dostane do oceánu.
„Co kdyby, po všech těch letech, které potrvá dostat se do oceánu, zjistíme, že je to s krustou jinak, než jsme si mysleli. Co když jsou stopy života jen kousek, ale ne přímo v místě, kam jste se dostali,“ uvažuje Samuel Howell, člen vědeckého týmu projektu SWIM z JPL, který se podílí také na misi sondy Europa Clipper a dodává: „Tím, že s sebou vezmete tohle hejno robotů, budeme schopni se „tam vedle“ podívat a prozkoumat větší prostor, než jaký by zvládla jedna kryosonda.“
Howell dále tento koncept připodobnil k marsovskému vrtulníku Ingenuity – létajícímu doprovodu roveru Perseverance při jeho cestách po Marsu. „Vrtulník rozšiřuje dosah roveru. Fotky, které posílá, nám vytváří kontext, který týmu kolem roveru pomáhá pochopit, jak prozkoumat jeho okolí,“ uvedl Howell a dodal: „Pokud by tam nebyl jeden vrtulník, ale několik takových strojů, věděli bychom o tom prostředí mnohem více. To je celé pozadí projektu SWIM.“
Miniprůzkumníci SWIM by navíc umožnili sběr dat daleko od žhavého jaderného zdroje kryosondy, který by předtím zajišťoval její protavení skrz kilometrovou vrstvu ledu. Po dosažení oceánu by teplo z tohoto zdroje generovalo tepelné bubliny, které by pomalu tavily led v nadloží. Potenciálně by při tom mohlo docházet k reakcím, které by změnily chemické vlastnosti vody v okolí. Roboti z programu SWIM by se navíc mohli shlukovat do hejn podobně jako ptáci, či ryby. Snížila by se tím chybovost dat pořízených v jednom místě více sondami. Podobná skupinová měření by také mohla posloužit k měření gradientů – třeba teploty či slanosti vody. Díky tomu by bylo možné určit směr, kde se nachází zdroj této nerovnováhy – třeba tepla.
Zdroj: https://oceanworlds.whoi.edu/
„Pokud jsou tam energetické nebo chemické gradienty, může tam začít vznikat život. K tomu se ale musíme dostat dál od kryosondy,“ vysvětluje Schaler. Každá minisonda by měla mít svůj vlastní pohonný systém, palubní počítač, ultrazvukový komunikační systém a jednoduché senzory měřící tpelotu, slanost, pH a tlak. Možnost zařazení chemických senzorů ke sledování stop života (takzvaných biomarkerů) bude Schalerův tým (kromě jiného) posuzovat v rámci studií ve druhé fázi výzkumu, na kterou nyní dostali finance.
Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/
Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/pia25313-1a-swim-1041.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/pia25314-prime-e1-1041.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/1b-pia25313-figure-a-swim-deployed-text-and-key.jpg
https://d2pn8kiwq2w21t.cloudfront.net/images/jpegPIA24547.width-1600.jpg
Různých nápadů na průnik ledem a další činnost bylo v minulosti už několik, ale tady NASA investovala solidní sumu, takže tomu věří. Samotná doprava je vyřešena, ale úspěšné přistání bez atmosféry jsme zatím dokázali jen na Měsíci téměř v reálném čase, navíc ledový povrch se může ukázat nečekaně členitý. Ale když se lander bezpečně ukotví, tak bude následovat protaveni, které se snad (viz krtek na Marsu) dá nacvičit již na Zemi. Ovšem ti plavajíci miniprůzkumníci jsou opravdu výzva. Ale kdybych si měl vsadit, tak dojde časem k ústupu z ambicí (nic nového) a zůstane jen protavení ledem, kontakt s vodou (možná odhození něčeho na kabelu) a analýza.
Vše je zajimavé , jen ten kabel v driftujícím ledu mi tam falíruje…;-)
Obrovská vyzva pro SHS.
V driftujícím ledu na Antarktidě je zavrtaná celá observatoř (IceCube) se senzory propojenými kabely. Jasně, měli tam možnost vybrat stabilní oblast, ale taky je to projekt na spoustu let a ne sonda s relativně krátkou životností. Moc jiných možností, jak dostat signál přes několikakilometrovou vrstvu ledu, není. SHS tam může dopravit pořádnou vrtnou (tavnou) soupravu, která by mohla pod led dostat mnohem větší sondu a možná i odebrat vzorek, ale na riziku přerušení kabelu nebo vrtu posunem vrstev ledu nic nezmění.
Na antarktide je na plošině. Tam je drift minimální. Měsíce a slapove síly jupitera jsou jiný level.
Stáří většiny povrchu Europy je odhadováno na desítky milionů let. Stáří antarktického ledovce řádově stovky tisíc let.
Antarktida je plošina. Drift malý. Slapové síly jupiteru jsou jiná káva.
Drift je dost velký, aby celý antarktický ledovec skončil za pár set tisíc let v oceánu a byl kompletně nahrazen novým ledem. Plošina neplošina, značka jižního pólu se musí po ledu posouvat, aby odpovídala realitě. Ale ano, v horizontu staletí, je to velmi stabilní oblast a nikdo nepředpokládá, že by observatoř IceCube byla v provozu déle.
Samotný drift povrchového ledu vůči jádru Europy je obrovský. Dokonce se tvrdí, že rychlost rotace povrchu a jádra je měřitelně jiná. Jenže tam (nejspíš) nejsou kamenná pohoří, o která by se led lámal s velkou frekvencí, takže tam najdeme bloky, které nepraskly desítky milionů let. Led na Europě není v průměru aktivnější než zemská kůra v aktivnějších oblastech jako je Japonsko. Ukládají v Japonsku kabely pod povrch? Mají tam metro nebo silniční tunely? Ano, občas je tam zemětřesení a něco se potrhá, ale měli by to Japonci přestat dělat?
Na Europě vidíme trhliny staré několik miliony let, ale na Zemi podobné věci překryje vegetace, eroze, voda, sníh nebo lidská činnost v rámci několika let. Proto se možná zdá Europa extrémně aktivní. Pustit do takového prostředí sondu s životností pár let, by nemělo být extrémně rizikové, pokud nepůjde o aktivní trhlinu. Na Zemi taky nehloubíme tunely skrz aktivní sopky. Pokud však spodní strana ledu nebude hladká ale půjde o nějakou hustou břečku, která navíc bude nějak proudit, tak je to samozřejmě smůla a sonda se do volného oceánu neprohrabe.