Autonomiczne roboty NASA mają pracować pod lodem Antarktydy. Projekt IceNode wkracza w decydującą fazę
Pracownicy najbardziej innowacyjnej jednostki naukowo-inżynieryjnej w NASA, czyli Laboratorium Napędu Odrzutowego (JPL), nie tylko wysyłają sondy w najbardziej odległe rejony Układu Słonecznego. Budują też roboty, które tutaj, na Ziemi, mogą dotrzeć tam, gdzie żaden człowiek nie przetrwa. Właśnie przetestowali autonomiczne roboty zdolne przetrwać w podwodnych jamach głęboko pod szelfami lodowymi Antarktydy.
Spis treści:
Miejsca, w których mają pracować najnowsze roboty zaprojektowane przez specjalistów z JPL należą do najbardziej niedostępnych na Ziemi. Stojący za projektem naukowcy chcą skupić się na podwodnym obszarze znanym jako „strefa uziemienia”. Tam spotykają się pływające szelfy lodowe, ocean i ląd. Zamierzają zajrzeć głęboko w niezmapowane jamy, w których lód może topnieć najszybciej.
Rejony te nie są dostępne dla ludzi. Nawet wszechobecne satelity nie są w stanie zajrzeć do znajdujących się pod kilometrową warstwą lodu jam. Autonomiczne podmorskie roboty IceNode zostały zaprojektowane, aby rozwiązać ten problem.
– Od lat zastanawialiśmy się, jak przezwyciężyć te technologiczne i logistyczne wyzwania. Wydaje nam się, że znaleźliśmy na to sposób – powiedział Ian Fenty, klimatolog z JPL i kierownik naukowy IceNode. – Celem jest uzyskanie danych bezpośrednio na styku topnienia lodu i oceanu, pod szelfem lodowym.
Robotyczne robaki
Aby tego dokonać, inżynierowie JPL wykorzystali swoje doświadczenie w projektowaniu robotów do eksploracji kosmosu. Zdołali opracować specyficzną flotę podmorskich pojazdów. Mają one długość około 2,4 metra i średnicę około 25 centymetrów. To tego wyposażone są w trójnożne wysuwane „podwozie”, mocujące robota do spodniej powierzchni lodu.
Te robotyczne robaki nie są wyposażone w żadną formę napędu. Poruszają się, wykorzystując prądy oceaniczne. Wyłapują je samodzielnie, używając do tego nowatorskiego oprogramowania wykorzystującego informacje z modeli prądów oceanicznych. Urządzenia muszą być zaprojektowane i wykonane tak, by zminimalizować konieczność użycia podzespołów, które mogą ulec awarii.
Urządzenia do zadań specjalnych
Podmorskie robaki mogą być uwalniane do środowiska ze specjalnego odwiertu lub bezpośrednio ze statku na otwartym ocenie. Stamtąd, wykorzystując prądy morskie, udałyby się w długą podróż przebiegającą pod szelfem lodowym. Po dotarciu do celu każdy z robotów upuszczałby balast i podnosił się, aby przymocować się do dolnej powierzchni lodu. Tam miałby uruchomić sensory mierzące parametry krążącej wody.
– Te roboty są niczym platforma dostarczająca instrumenty naukowe do najtrudniej dostępnych miejsc na Ziemi – powiedział Paul Glick, inżynier robotyki JPL i główny naukowiec IceNode. – Ma to być bezpieczne, stosunkowo tanie rozwiązanie trudnego problemu – dodał. Paul Glick wraz z prowadzoną przez siebie grupą miał już okazję przetestować prototyp robotycznego robaka. Testy odbyły się na zamarzniętym Morzu Beauforta na północ od Alaski.
Test przeprowadzony w marcu 2024 roku był pierwszym tak trudnym sprawdzianem dla urządzeń. Temperatura powietrza wynosiła minus 45 stopni Celsjusza, co było ogromnym wyzwaniem zarówno dla ludzi, jak i sprzętu robotycznego.
Badanie zostało przeprowadzone w ramach odbywającego się co dwa lata Laboratorium Arktycznych Okrętów Podwodnych Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych (U.S. Navy Arctic Submarine Laboratory). To trzytygodniowa operacja, która zapewnia naukowcom tymczasowy obóz bazowy. Dzięki niemu mogą prowadzić prace terenowe w środowisku arktycznym.
100 metrów pod powierzchnią
Gdy prototyp zszedł na głębokość około 100 metrów, jego instrumenty zebrały dane o zasoleniu, temperaturze i przepływie wody. Zespół przeprowadził również testy, aby określić procedury potrzebne do wypuszczenia robota w przyszłości.
– Jesteśmy zadowoleni z postępów. Mamy nadzieję, że uda nam się kontynuować prace nad prototypami i sprowadzić je z powrotem do Arktyki w celu przeprowadzenia przyszłych testów pod lodem morskim. Ostatecznie chcemy rozmieścić całą flotę pod szelfami lodowymi Antarktydy – powiedział Glick. – Nawet dzięki temu krótkiemu testowi nasz robot zebrał cenne, niezbędne naukowcom dane. Wszystko, co przybliża nas do osiągnięcia tego celu, jest ekscytujące – dodał naukowiec.
Udane testy stanowią ważny krok w kierunku ostatecznej wizji projektu. Czyli zbudowania floty autonomicznych robotów, zdolnych zapuszczać się pod szelfy lodowe Antarktydy. Mają pomóc naukowcom obliczyć, jak szybko zamarznięty kontynent traci lód – i jak szybko topnienie może spowodować wzrost globalnego poziomu mórz.
Coraz cieplej na Ziemi
Problem topnienia lądolodów narasta. Gdyby doszło do całkowitego stopienia się lodów Antarktydy, globalny poziom mórz podniósłby się o około 60 metrów. Zalaniu uległyby tysiące kilometrów kwadratowych lądu. Topniejące lody Antarktydy stanowią jedną z największych niewiadomych w prognozach wzrostu poziomu mórz. Szczególnie, że lód ten topi się niejako z dwóch stron.
Ocieplające się powietrze wywołuje topnienie lodów powierzchniowych. Ale lód topi się również w kontakcie z ciepłą wodą oceaniczną krążącą pod nim. Aby ulepszyć modele komputerowe przewidujące wzrost poziomu mórz, naukowcy potrzebują dokładniejszego pomiaru tempa topnienia, szczególnie pod szelfami lodowymi. Czyli długimi na wiele kilometrów płytami pływającego lodu. Chociaż szelfy lodowe nie przyczyniają się bezpośrednio do wzrostu poziomu morza, znacznie spowalniają przepływ pokryw lodowych w kierunku oceanu. Jeśli stopnieją, wraz z nimi zniknie ta naturalna zapora.
Źródło: NASA JPL.
Nasz ekspert
Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka
Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Związana z magazynami portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.