Als het gaat om verkenning van de ruimte, zijn het robots die het meeste werk doen. Die trend zal zich voortzetten als we missies steeds verder de wereld in sturen naar het zonnestelsel. Maar om robots effectief te laten zijn in de uitdagende omgevingen die we moeten verkennen, zoals Saturnus 'maan Titan, hebben we meer capabele robots nodig.
Een nieuwe robot die NASA ontwikkelt, zou de volgende stap kunnen zijn in robotverkenning.
De maan Titan van Saturnus staat op de lijst van potentiële planeetonderzoekers met potentiële doelen voor verkenning. Maar elke missie naar Titan zal te maken krijgen met een omgeving die anders is dan alle andere: ijskoude temperaturen, cryovulkanen, grotten en meren en zeeën - en regen - van vloeibare koolwaterstoffen. In die omgeving zou een MSL Curiosity-achtige rover het moeilijk hebben.
NASA, altijd een bureau dat naar de toekomst kijkt, werkt aan iets dat de uitdagingen van Titan zou kunnen aangaan: een vormveranderende robot die bestaat uit meerdere kleinere robots die zichzelf kunnen assembleren.
In praktische zin noemen ze het Shapeshifter.
Shapeshifter is niet één robot, maar meerdere. Ze noemen ze 'cobots' en de individuele cobots kunnen vliegen, rollen op de grond en zwemmen terwijl ze onder water zijn. Dit maakt Shapeshifter zeer geschikt om Titan te verkennen, de enige andere wereld in het zonnestelsel met vloeistof op het oppervlak.
Robotica-technoloog Ali Agha is JPL's hoofdonderzoeker voor Shapeshifter. In een persbericht zei hij: "We hebben zeer beperkte informatie over de samenstelling van het oppervlak <van Titan.> Rotsachtig terrein, methaanmeren, cryovulkanen - we hebben deze mogelijk allemaal, maar we weten het niet zeker. Dus hebben we nagedacht over hoe we een systeem konden creëren dat veelzijdig is en in staat is om verschillende soorten terrein te doorkruisen, maar ook compact genoeg om op een raket te lanceren.
Het team achter Shapeshifter bestaat uit onderzoekers van de universiteiten van Stanford en Cornell. Toen ze het concept ontwikkelden van een zelfassemblerende robot gemaakt van kleinere robots, noemden ze ze 'cobots'. Als de afzonderlijke cobots zich verenigen, rolt het prototype als een soort enorm hamsterwiel over het oppervlak. Wanneer de missie erom vraagt, kunnen de individuele cobots van het geheel scheiden en naar hun doelen vliegen of zwemmen. Zo is het tenminste bedoeld in dit vroege, 3D-geprinte prototype dat wordt getest bij JPL.
De versie van Shapeshifter die momenteel wordt getest, is semi-autonoom, maar als het idee tot bloei komt, moet het zichzelf autonoom assembleren, zonder te wachten op individuele instructies van de aarde. Met de vooruitgang op het gebied van AI en robotica ligt dat waarschijnlijk om de hoek.
Shapeshifter wordt ontwikkeld in het kader van het NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) -programma. NIAC biedt gefaseerde financiering voor geavanceerde, visionaire concepten, om futuristische ideeën te gebruiken en ze praktisch te maken. NIAC zit achter de Titan Submarine, de Triton Hopper en andere projecten.
Hoewel Shapeshifter op dit moment slechts een 3D-geprinte conceptuele machine is, is het een duidelijke indicatie van de richting die robotverkenning inslaat. Er is veelzijdigheid in deze aanpak die zeer geschikt is om verre plaatsen zoals Titan te verkennen. Naast deze multi-bot veelzijdigheid is er de mogelijkheid van een soort van ingebouwde redundantie: als een cobot om de een of andere reden niet goed functioneert of niet werkt, vormt dat niet noodzakelijk een bedreiging voor de hele missie.
Shapeshifter zou niet alleen zijn op Titan. Het zou deel uitmaken van een groter missieontwerp met een moederschip. Het moederschip zou aan de oppervlakte zijn en zou als energiebron kunnen dienen voor Shapeshifter. Aangezien de atmosfeer van Titan zo dicht en wazig is en zo ver van de zon verwijderd, zou een missie naar Titan waarschijnlijk worden aangedreven door een radio-isotoop thermische generator (RTG.). De kleine cobots zouden waarschijnlijk op batterijen werken en zichzelf opladen met een RTG zette het moederschip voort.
Maar ook de kleinere cobots zouden het moederschip ondersteunen. Omdat de atmosfeer van Titan zo dicht is, is vliegen gemakkelijker dan hier op aarde. Hoofdonderzoeker Ali Agha zegt dat cobots zouden kunnen samenwerken om het moederschip op te tillen en naar nieuwe locaties te vervoeren. Dat zou alleen maar bijdragen aan Shapeshifter's veelzijdigheid.
"Het is vaak zo dat sommige van de moeilijkste plekken om te bereiken de meest wetenschappelijk interessante zijn, omdat ze misschien de jongste zijn, of omdat ze zich in een gebied bevinden dat niet goed gekenmerkt werd door een baan om de aarde", zei Jason Hofgartner, JPL-leider wetenschapper voor Shapeshifter. "Shapeshifter's opmerkelijke veelzijdigheid biedt toegang tot al deze wetenschappelijk boeiende plaatsen."
Agha berekent dat 10 cobots gemakkelijk een lander ter grootte van Huygens (ongeveer 9 voet of 3 meter breed) kunnen tillen en deze voorzichtig naar verschillende locaties kunnen dragen.
NASA heeft al een missie naar Titan aangekondigd met zijn Dragonfly-rotorcraft. Dragonfly kan niet zwemmen, maar hij kan naar verschillende locaties vliegen en metingen in de lucht uitvoeren en oppervlakteoperaties uitvoeren. Dat soort veelzijdigheid is ideaal om Titan te verkennen en Shapeshifter is nog veelzijdiger.
Het is te vroeg om te zeggen of Shapeshifter of zoiets de volgende geplande missie naar Titan zal zijn. Maar het zal niet verrassend zijn als op een dag een robot die afstamt van Shapeshifter zijn weg vindt rond Titan door te vliegen, rollen en zwemmen.
Meer:
- Persbericht: NASA ontwerpt vormveranderende robots voor de manen van Saturnus
- Space Magazine: NASA keert terug naar Saturnus 'Moon Titan, dit keer met een nucleaire batterij-aangedreven quadcopter
- NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC)
