Fruwające roboty na niebie Jowisza?
Jeżeli sondy badawcze mogą unosić się w chmurach Ziemi, to czy mogłyby również fruwać w atmosferach odległych olbrzymich planet gazowych, takich jak Jowisz?
Wśród projektantów sond, które mają za zadanie badanie innych planety, nie brakuje ciekawych pomysłów. Istnieją koncepcje robotów napędzanych przez fale na morzu, są pomysły na roboty napędzane przez wiatr, podobnie jak rośliny z gatunku solanek (ang. tumbleweed, łac. Salsola tragus). Części nadziemne roślin odłamują się, zbijają w kule, a następnie są toczone przez wiatr po stepie lub pustyni, mogą być w ten sposób transportowane na znaczne odległości, stąd roślina nazywana jest biegaczem stepowym lub pustynnym. Takie roboty mogłyby tocząc się, przemierzać powierzchnię np. Marsa.
Ostatnio zespół inżynierów z należącego do NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) w Pasadenie w Kalifornii, zadaje sobie pytanie: jeżeli sondy badawcze mogą unosić się w chmurach Ziemi, to czy mogłyby również fruwać w atmosferach odległych olbrzymich planet gazowych, takich jak Jowisz?
Zespół zastanawia się nad możliwością stworzenia windbotów, czyli wiatrowych robotów. Byłaby to nowa klasa robotów-sond przeznaczonych do pobytu przez długi czas w atmosferze planety, bez skrzydeł lub balonów na ogrzane powietrze. Dotacja Innovative Advanced Concepts NASA w wysokości 100 tys. dolarów ma wspomóc badania nad znalezieniem sposobu, by tego rodzaju sonda kosmiczna mogła unosić się w powietrzu i pobierać energię. Chociaż obecnie nie jest planowana żadna misja z wykorzystaniem windbotsów, to naukowcy mają nadzieję, że badania te otworzą nowe możliwości w poznaniu atmosfer gazowych gigantów za pomocą wysokiej mobilności robotów-odkrywców.
W przeciwieństwie do Księżyca i Marsa, które zostały już zbadane przez roboty-łaziki, gazowe giganty, takie jak Jowisz i Saturn nie mają twardej powierzchni, na której sonda mogłaby wylądować. W 1995 roku bezzałogowa sonda kosmiczna Galileo opuściła w atmosferę Jowisza próbnik z aparaturą pomiarową na spadochronie. Sonda zasilana baterią przetrwała tylko około godzinę, zanim uległa zniszczeniu z powodu wysokiej temperatury i ciśnienia. W przeciwieństwie do próbnika atmosferycznego sondy Galileo windboty mogłyby być zaopatrzone w wirniki umieszczone na kilku ścianach próbnika, które wirowałyby niezależnie od zmiany kierunku wiatru lub działałyby jak podnośnik.
Adrian Stoica, główny naukowiec biorący udział w badaniach nad windbotami w JPL, wskazuje na konieczność wzorowania się na naturze. Jako przykład podaje nasiona mniszka lekarskiego, które mają niesamowite właściwości lotne. Nasiona obracają się w powietrzu, opadają, wznoszą i niesione przez wiatr mogą utrzymać się ponad ziemią przez dłuższy czas. Jak jednak zasilać tak skonstruowany próbnik, aby był bardziej przewidywalny niż unoszone na wietrze nasiono?
Stoica i współpracownicy uważają, że aby pozostać w atmosferze przez długi czas, windboty musiałaby korzystać z energii dostępnej w atmosferze planety. Powinna to być energia inna niż słoneczna, ponieważ mogłoby się tak zdarzyć, że sonda znalazłaby się na nocnej stronie planety przez dłuższy czas. Źródła jądrowe mogą być także niekorzystne, tym razem ze względu na swoją wagę. To, co jest brane pod uwagę to wiatry, zmiany temperatury, a nawet pole magnetyczne planety, które mogą być potencjalnym źródłem energii sondy. Zespół sądzi, że najlepszym rozwiązaniem dla robota atmosferycznego byłoby wykorzystanie energii pochodzacej z wiatru, który często zmienia kierunek i intensywność. Kluczem jest właśnie owa zmienność. Duża prędkość wiatru nie wystarczy, ale w dynamicznym, zmiennym środowisku istnieją różnice w energii, od wysokiej do niskiej, które mogą być wykorzystane. Stoica twierdzi, że windbot może wytwarzać energię w sposób podobny do działania zegarków, które są nakręcane poprzez wstrząsanie.
Zespół JPL zamierza zbadać wiatry wiejące w atmosferze Jowisza, aby zrozumieć, które miejsce byłoby najlepsze do wysłania windbota i określić niektóre wymagania techniczne dla swojego projektu.
– Jest wiele rzeczy, których nie znamy – powiedział Stoica. – Na przykład, czy windboty powinny mieć 10 metrów średnicy, czy może 100, aby utrzymać się w atmosferze?
Zespół zamierza w celu przetestowania różnych aspektów technicznych zbudować prosty model windbota, który będzie poddany gwałtownym przepływom powietrza. Zaprojektowane dzięki temu najlepsze systemy będą odpowiednio reagowały i zmieniały orientację robota, by utrzymać go w powietrzu.
Zanim winboty wyruszą na Jowisza, mogą być również przydatne jako dodatkowe narzędzie do badania i zrozumienia takich burzliwych zjawisk pogodowych na Ziemi, jak huragany.
Opracowano na podstawie:
Could 'Windbots' Someday Explore the Skies of Jupiter?
