Wissenschaftler glauben, dass der Jupitermond Europa und der Saturnmond Titan und Enceladus unter einer dichten Eiskruste wahrscheinlich die Ozeane beherbergen. Auf der Erde wimmelt es in den Ozeanen von Leben, aber ist das gleiche Szenario auf diesen frostigen Monden möglich?
Aber um anspruchsvolles Terrain und die Ozeane selbst zu erkunden, kann eine Technologie erforderlich sein, die ein bisschen nach Science-Fiction klingt.
Hier sind einige Konzepte, die Experten des Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena, Kalifornien, erforschen, die eines Tages zu einer Eistauchmission auf fremden Welten werden könnten.
Snowboarden
Über das eisige Terrain, das Europa und Enceladus bedeckt, ist wenig bekannt, sodass jede Mission, die die Oberfläche dieser Welten erkundet, möglicherweise durch die tückischen Landschaften navigieren muss.
Ein Konzept namens SPARROW oder ein dampfbetriebener Selbstwiederherstellungsroboter für Ozeanwelten kann direkt über alle Gefahren springen, wie lange Eisklingen, die Büßer genannt werden.
„Das Terrain in Europa wird wahrscheinlich sehr komplex sein“, sagte Gareth Merrion-Griffiths, Robotiker am JPL und Hauptforscher des Konzepts, in einer Erklärung. „Es könnte porös sein, es könnte voller Risse sein, und es könnte meterhohe Büßer geben, die die meisten Roboter aufhalten würden. Aber SPARROW hat eine vollständige Agnosie des Geländes; es hat völlige Freiheit, sich durch unwegsames Gelände zu bewegen.“
Das Konzept beinhaltet ein Landungsboot, das als Heimatbasis für einen kugelförmigen Roboter dient. Dieser Ball, der etwa die Größe eines Fußballs und eines Käfigs hat, enthält Werkzeuge und Treibmittel.
Anstatt sich auf Kraftstoff zu verlassen, wird der SPARROW-Ball Dampf verwenden, der durch schmelzendes Eis erzeugt wird. Die verringerte Schwerkraft in den Ozeanwelten würde es dem Ball und seinen Dampfdüsen ermöglichen, meilenweit zu springen.
Die Sonde sammelt und schmilzt das Eis und trägt dann Wasser in den Sparrow. Roboter-Kugelmotoren können Wasser erhitzen, um einen Dampfschub zu erzeugen.
Instrumente an Bord der SPARROW können verwendet werden, um Proben zu sammeln, die an der Sonde analysiert werden können.
Und mehr Sparrows könnten besser sein als einer, um diese fernen, geheimnisvollen Welten zu erkunden.
Unterwasser-Surfer
Der Under-Ice Exploration Float oder BRUIE würde auf die gleiche Weise funktionieren – nur innerhalb eines Ozeans auf Enceladus oder Europa, nicht an Land.
Ein Rover, der die Meereswelt erkundet, muss alleine navigieren. Das BRUIE-Modell ist etwa 1 Meter groß und hat zwei Räder, mit denen es kopfüber über das Eis rollen kann. Bilder und Daten, die von der Boje gesammelt werden, werden es Wissenschaftlern ermöglichen, die „Eis-Wasser-Grenzfläche“ zu untersuchen.
„Wir haben festgestellt, dass das Leben oft an Schnittstellen lebt, sowohl am Meeresboden als auch an der Eiswasserfront an der Spitze. Die meisten U-Boote haben es schwer, diesen Bereich zu untersuchen, wo Meeresströmungen sie brechen könnten, oder sie würden viel verloren gehen “, sagte Andy Kleich, leitender Ingenieur, für dieses Konzept in einer Erklärung.
„Allerdings nutzt BRUIE den Auftrieb, um auf dem Eis auf dem Boden zu bleiben, und ist unempfindlich gegenüber den meisten Strömungen. Außerdem kann es sich sicher ausschalten und nur einschalten, wenn es eine Messung durchführen muss, sodass es Monate damit verbringen kann, die Eisumgebung zu beobachten. ”
Ingenieure am JPL haben das Schiff bereits in ähnlichen Umgebungen auf der Erde in der Arktis, Alaska und Antarktis auf Herz und Nieren geprüft.
„Eisschalen, die diese fernen Ozeane bedecken, fungieren als Fenster zu den Ozeanen darunter, und die Chemie des Eises kann dazu beitragen, das Leben in diesen Ozeanen zu ernähren“, sagte Kevin Hand, leitender Projektwissenschaftler für das Broy-Projekt am Jet Propulsion Laboratory ein Statement. „Hier auf der Erde spielt das Eis, das unsere Polarmeere bedeckt, eine ähnliche Rolle, und unser Team interessiert sich besonders dafür, was passiert, wenn Wasser auf Eis trifft.“
Schwimmen unter dem Eis
Ein kleiner, aber leistungsstarker Ansatz ist ein Konzept, bei dem Schwimmroboter in Handygröße in eine Sonde namens Kryobot gepackt würden, die durch die Eiskruste auf Europa und Enceladus schmelzen könnte. Unter Wasser kann die Flotte junger Schwimmer den Weltraumozean frei erkunden.
Das Konzept Sensing With Micro-Swimmers oder SWIM hat in der zweiten Phase des Innovative Advanced Concepts Program der NASA 600.000 US-Dollar an Fördergeldern erhalten, die das Testen von Prototypen ermöglichen werden.
„Meine Idee ist, wo können wir Miniaturroboter hinbringen und sie auf interessante neue Weisen anwenden, um unser Sonnensystem zu erforschen?“ Ethan Schaller, ein Maschinenbauingenieur für Robotik am JPL, sagte in einer Erklärung. „Mit einem Schwarm kleiner Schwimmroboter sind wir in der Lage, ein viel größeres Volumen an Meerwasser zu erkunden und unsere Messungen zu verbessern, indem mehrere Roboter im selben Bereich Daten sammeln.“
Jeder Schwimmroboter ist etwa 5 Zoll (12,7 Zentimeter) lang und etwa vierzig von ihnen passen in einen Teil eines Kryobots mit einem Durchmesser von 10 Zoll (25,4 Zentimeter). Es wird immer noch Platz für wissenschaftliche Instrumente in der Sonde geben, die auf eine heiße Kernbatterie angewiesen sind, um das Eis zu schmelzen.
Die Hauptbasis des Kryobots wird die Sonde an der Oberfläche sein, die als Kommunikationsrelais zwischen der Sonde und dem Boden dienen wird.
Jeder Schwimmroboter wird über einen eigenen Antrieb, Computer- und Ultraschallkommunikation sowie Sensoren verfügen, die Temperatur, Druck, Säure- und Salzgehalt aufzeichnen können. In der zweiten Phase fügt Schaler chemische Sensoren hinzu, die nach Lebenszeichen suchen können.
„Was wäre, wenn Sie nach all den Jahren, die es gedauert hat, um zum Ozean zu gelangen, an der falschen Stelle auf die Eiskruste gestoßen sind? sagte SWIM-Teamwissenschaftler Samuel Hoyle vom Jet Propulsion Laboratory, das auch an Europa Clipper arbeitet. „Indem wir diese Schwärme von Bots mit uns bringen, werden wir in der Lage sein, ‚dort‘ zu suchen, um unsere Umgebung weit mehr zu erkunden, als es ein einzelner Bot erlauben würde.“
