Η ρομποτική τεχνολογία πλοήγησης – η οποία βοήθησε τη NASA να προσγειώσει το διαστημικό σκάφος στον Άρη – θα εξερευνήσει τα βάθη του ωκεανού

Η σχετική κινητικότητα της επιμονής στο έδαφος – και η δημιουργικότητα στην πτήση – ανεξάρτητα Άρης. Τώρα ήρθε η ώρα να δοκιμάσετε ένα παρόμοιο σύστημα ενώ εξερευνάτε άλλα σύνορα.

Στις 14 Μαΐου, το πλοίο Okeanos Explorer του NOAA αναχώρησε από το Port Canaveral της Φλόριντα, σε αποστολή δύο εβδομάδων με επικεφαλής την NOAA Ocean Exploration, η οποία περιλαμβάνει τεχνική επίδειξη ενός αυτόνομου υποβρύχιου οχήματος. Με την ονομασία Orpheus, αυτή η νέα κατηγορία υποβρύχιων ρομπότ θα παρουσιάσει ένα σύστημα που τους βοηθά να βρουν το δρόμο τους και να εντοπίσουν ενδιαφέροντα επιστημονικά χαρακτηριστικά στον πυθμένα της θάλασσας.

Η σχετική πλοήγηση εδάφους ήταν χρήσιμη ΝΑΣΑΤο Mars 2020 Mars rover αγγίζει την ακρίβειά του στον κόκκινο πλανήτη στις 18 Φεβρουαρίου. Το σύστημα επέτρεψε στο ρομπότ προσγείωσης να χαρτογραφήσει οπτικά τα τοπία του Άρη, να εντοπίσει κινδύνους και, στη συνέχεια, να επιλέξει ένα ασφαλές μέρος για προσγείωση χωρίς ανθρώπινη βοήθεια. Ομοίως, το καινοτόμο ελικόπτερο Mars του οργανισμού χρησιμοποιεί ένα σύστημα πλοήγησης που βασίζεται σε όραμα για να παρακολουθεί τα περιγράμματα της επιφάνειας στη Γη κατά τη διάρκεια της πτήσης για να εκτιμήσει τις κινήσεις του σε όλη την επιφάνεια του Άρη.

Αναπτύχθηκε από μηχανικούς στο εργαστήριο Jet Propulsion της NASA στη Νότια Καλιφόρνια, η εξέλιξη της πλοήγησης με βάση το όραμα που χρησιμοποιείται τώρα στον Άρη θα υποβληθεί σε ένα πείραμα λίγο πιο κοντά στο σπίτι: στα ανατολικά παράλια των Ηνωμένων Πολιτειών στον Ατλαντικό Ωκεανό.

Το υποβρύχιο μπορεί να εξερευνήσει τα πιο ακραία βάθη του ωκεανού, να δημιουργήσει τρισδιάστατους χάρτες του πυθμένα της θάλασσας. Σε αυτήν την εικόνα κατά τη διάρκεια προηγούμενης αποστολής, το Orpheus είναι πολύ μικρότερο από άλλα υποβρύχια, καθιστώντας ευκολότερη τη μεταφορά και τη λειτουργία. Πίστωση: NASA / JPL-Caltech

Συνήθως, απαιτείται μεγάλος, μεγάλης ισχύος εξοπλισμός για την ανίχνευση τοποθεσιών όπως το σόναρ για πλοήγηση σε σκοτεινά και συχνά σκοτεινά νερά κοντά στον πυθμένα της θάλασσας. Χρησιμοποιώντας ένα σύστημα χαμηλής ισχύος κάμερες και φώτα, μαζί με προηγμένο λογισμικό, το Orpheus είναι ελαφρύτερο από τα περισσότερα υποβρύχια βαθέων υδάτων. Μικρότερο από ένα τετράγωνο ποδήλατο και ζυγίζει περίπου 550 λίβρες (250 κιλά), το Orpheus έχει σχεδιαστεί για να είναι ευέλικτο, εύκολο στη χρήση και στιβαρό, ενώ εξερευνά βάθη απρόσιτα στα περισσότερα οχήματα.

Σχεδιάστηκε από το Ωκεανογραφικό Ινστιτούτο Woods Hole (WHOI) σε συνεργασία με Εργαστήριο Jet Propulsion, Το Orpheus μπορεί να λειτουργήσει χωρίς περιορισμούς σχεδόν οπουδήποτε στον ωκεανό, συμπεριλαμβανομένων ακραίων βυθών. Τελικά, η ομάδα του έργου ελπίζει να δει ένα σμήνος από αυτά τα ρομπότ να δουλεύουν ως ομάδα για την κατασκευή τρισδιάστατων χαρτών των τεράστιων περιοχών του μη ανακαλυφθέντος πυθμένα του ωκεανού στην περιοχή Hadal – περιοχές με βάθος μεγαλύτερο από 20.000 πόδια (6.000 μέτρα). Αλλά πριν ένα ρομπότ μπορεί να εξερευνήσει αυτά τα βάθη, πρέπει πρώτα να περάσει από τα σκαλοπάτια του σε ρηχά νερά.

Βουτήξτε στο μέλλον

«Αυτή η τεχνολογική επίδειξη θα χρησιμοποιηθεί για τη συλλογή δεδομένων για να αποδείξει τη βιωσιμότητα της πλοήγησης που σχετίζεται με το έδαφος του ωκεανού, ενώ θα δείξει πώς λειτουργούν πολλά ρομπότ σε ακραία περιβάλλοντα», δήλωσε ο Russell Smith, μηχανικός ρομποτικής στο Jet Propulsion Laboratory. “Αυτές οι δοκιμές θα μας βάλουν στο σωστό δρόμο για να ξεκινήσουμε μια μελλοντική βουτιά στην περιοχή του Χάδαλ και να αναζητήσουμε έξυπνα συναρπαστικές περιοχές με υψηλή βιολογική δραστηριότητα.”

Η έκδοση Orpheus της πλοήγησης με βάση την όραση ονομάζεται αδρανειακή οπτική μέτρηση απόστασης ή xVIO και λειτουργεί χρησιμοποιώντας ένα σύστημα προηγμένων καμερών και λογισμικού που ταιριάζει με μοτίβα μαζί με εργαλεία που μπορούν να μετρήσουν με ακρίβεια την κατεύθυνση και την κίνησή του. Καθώς ο Ορφέας ταξιδεύει πάνω από τον πυθμένα της θάλασσας, το xVIO εντοπίζει χαρακτηριστικά – όπως πέτρες, κοχύλια και κοράλλια – κάτω από το όχημα. Όπως θυμάται τα ορόσημα κατά τη διάρκεια ενός οδικού ταξιδιού, το xVIO θα δημιουργήσει τρισδιάστατους χάρτες χρησιμοποιώντας αυτές τις λειτουργίες ως σημεία για να τους βοηθήσει να πλοηγηθούν. Αλλά αυτό το σύστημα είναι κάτι περισσότερο από απλώς ένας τρόπος για να αποτραπεί η απώλεια του υποβρύχιου ρομπότ.

Μια επίδειξη τεχνολογίας Orpheus θα πραγματοποιηθεί στο πλοίο NOAA Okeanos Explorer. Μετά την αναχώρηση από το Port Canaveral της Φλόριντα, στις 14 Μαΐου, η αποστολή δύο εβδομάδων εξερεύνησε τα ύδατα στα ανατολικά παράλια των Ηνωμένων Πολιτειών. Πίστωση: Art Howard / NOAA Ocean Exploration

Οι χάρτες υψηλής ανάλυσης που δημιουργεί το xVIO αποθηκεύονται στη μνήμη, έτσι ώστε όταν ο Ορφέας επιστρέψει στην περιοχή, θα αναγνωρίσει τη μοναδική κατανομή χαρακτηριστικών και θα τα χρησιμοποιήσει ως σημείο εκκίνησης για να επεκτείνει περαιτέρω την εξερεύνησή του. Όταν εργάζεστε με φίλους ρομπότ, μπορείτε να μοιραστείτε και να αναπτύξετε παραπομπές και χάρτες για να προσδιορίσετε γρήγορα τομείς επιστημονικού ενδιαφέροντος.

“Στο μέλλον, μερικά από τα πιο ακραία θαλάσσια περιβάλλοντα θα είναι εφικτά. Από βαθιές ωκεανές έως υδροθερμικούς αεραγωγούς, υπάρχουν πολλοί νέοι προορισμοί που θα εξερευνήσουμε”, δήλωσε ο Andy Klich, μηχανικός συστημάτων στο Jet Propulsion Laboratory. «Παραμένοντας νέοι, δημιουργήσαμε ένα νέο, απλοποιημένο εργαλείο για ωκεανολόγους – ένα εργαλείο που ωφελεί άμεσα τη NASA ως αναλογικό σύστημα για αυτόνομη εξερεύνηση του διαστήματος».

Αλλά ο Clich επισήμανε μια άλλη αρετή της συνεργασίας μεταξύ της NASA και οργανισμών όπως οι WHOI και NOAA, με την εκτεταμένη ωκεανογραφική τους εμπειρία: Οι τεχνολογίες που αναπτύσσονται για να εξερευνήσουν τους ωκεανούς της Γης μπορούν να αξιοποιηθούν χρησιμοποιώντας έξυπνα, μικρά και τραχιά αυτόνομα υποβρύχια οχήματα για να εξερευνήσουν τον ωκεανό αλλού Του κόσμου.

Τα γήινα ισότοπα χρησιμοποιούνται συχνά ως περιβαλλοντικές εφεδρικές μονάδες για άλλες τοποθεσίες στο ηλιακό σύστημα. Για παράδειγμα, ΖεύςΗ Ευρώπη έχει έναν υποθαλάσσιο ωκεανό που θα μπορούσε να φιλοξενήσει συνθήκες ευνοϊκές για τη ζωή.

“Στα βάθη του Hadal στη Γη, οι πιέσεις είναι περίπου ίσες με εκείνες του υποθαλάσσιου πυθμένα της θάλασσας της Ευρώπης και πιστεύεται ότι είναι πιθανώς 80 χιλιόμετρα. [50 miles] Ο Tim Shank, ο βιολόγος που ηγείται του προγράμματος WHOI HADEX (Exploring Hadal), είπε. Είναι βαθύ να σκεφτεί κανείς ότι αυτή η αποστολή θα μπορούσε να είναι η αφετηρία για νέες ανακαλύψεις για τον πλανήτη μας, συμπεριλαμβανομένης της απάντησης στο θεμελιώδες ερώτημα: Είναι η ζωή μοναδική για τη Γη ή υπάρχουν άλλα μέρη έξω από αυτό το απαλό μπλε σημείο όπου η ζωή θα μπορούσε να έχει προήλθε Αλλά πριν μπορέσουμε να εξερευνήσουμε την Ευρώπη ή οποιονδήποτε άλλο κόσμο στον ωκεανό, πρέπει πρώτα να καταλάβουμε το σπίτι μας καλύτερα. “