生命を探索するのに最適なロボットはヘビのように見えるかもしれない

エウロパやエンケラドゥスのような氷の海洋世界は、液体の水が存在するため、太陽系で地球外生命体を発見するのに最も有望な場所の一部です。 しかし、彼らの異国の海に何かが潜んでいるかどうかを判断するには、厚さ数十キロにもなる氷の覆いを乗り越える必要があります。 これらの衛星との通信には 155 分もかかるため、私たちが氷の中に送り込むロボットは、ほとんどの仕事を自分で行う必要があります。

NASA/JPL の Exobiology Extant Life Surveyor (EELS) と呼ばれる技術開発プロジェクトに取り組んでいる研究者は、これら両方の問題の解決策を持っているかもしれません。 これには、AI 誘導のスペース スネーク ロボットの使用が含まれます。 そして彼らは実際にそれを作りました。

エンケラドゥスの間欠泉

これまでのところ、エンケラドゥスやエウロパの氷床を通過する最も一般的なアイデアは、地球上の氷河を研究するために使用される技術である熱掘削です。 それには、氷を溶かすだけの熱いドリルが必要です。 「多くの人々がさまざまな熱掘削アプローチに取り組んでいますが、いずれも堆積物の蓄積という課題を抱えており、それが氷床を大きく前進させるために必要なエネルギー量に影響を及ぼします」とEELSプロジェクトのハードウェアリーダー、マシュー・グリンダー氏は言う。

そのため、EELS チームは、氷に新しい穴を開けるのではなく、すでに存在する穴を利用することに重点を置いています。 カッシーニ計画は、エンケラドゥスの南極近くの氷のカバーの噴出口から宇宙に水を噴射する間欠泉のような噴流を発見した。 「コンセプトは、着陸船を通気口の近くに着陸させ、ロボットが水面を移動して通気口に降り、通気口を探索し、通気口を通ってさらに深海に進むというものでした」とマシュー・ロビンソン氏は語ります。 EELSプロジェクトマネージャー。

問題は、着陸船が着陸する必要があるエリアの最良のカッシーニ画像の解像度がピクセルあたり約 6 メートルであるため、着陸に対する大きな障害物が検出されない可能性があることです。 さらに悪いことに、これらのクローズアップ画像は単眼であったため、地形を適切に把握することができませんでした。 「火星を見てください。 まず最初にオービターを送りました。 それから着陸船を送りました。 そこで小型ロボットを送りました。 そして、大きなロボットを送り込みました。 この探索パラダイムにより、地形に関する非常に詳細な情報を得ることができました」と EELS 自治リーダーのローハン・タッカー氏は言います。 「しかし、エンケラドゥスに到達するには7年から11年かかります。 同じパラダイムに従っていたら、1世紀かかるでしょう」と彼は付け加えた。

全地形対応のヘビ

未知の地形に対処するために、EELS チームは、長さ約 4.4 メートル、直径 35 センチメートルの、生物にインスピレーションを得た汎用性の高いヘビのようなデザインの、ほぼあらゆる場所を通過できるロボットを構築しました。 重さは約100キログラム（少なくとも地球上では）。 ほぼ同一の 10 個のセグメントで構成されています。 「これらの各セグメントは、形状の作動とネジの作動の組み合わせを共有しており、セグメントの外側に取り付けられたネジを回転させてロボットを環境内で推進させます」とグリンダー氏は説明します。 これら 2 種類のアクチュエータを使用することで、ロボットは、研究チームがネジの回転に依存する「皮膚推進」と呼ぶものを使用して、または形状アクチュエータに依存するさまざまな形状ベースの動きの 1 つを使用して移動できます。 「サイドワインディングは、単にロボットを環境に押しつけるような歩き方の 1 つです」とグリンダー氏は言います。

標準のセンサー スイートは頭に取り付けられ、360 度の視野角を提供する一連のステレオ カメラが含まれています。 ジャイロスコープを使用してロボットの位置を推定する慣性測定ユニット (IMU) や LIDAR センサーもあります。 しかし、触覚もあります。 「各セグメントにトルク力センサーを搭載する予定です。 このようにして、各関節で直接トルクと直接の力を感知することができます」とロビンソン氏は説明します。 これらすべてにより、EELS ロボットはエンケラドゥスの噴出口を安全に上り下りしたり、噴火の際に壁に押し当てて所定の位置に留まったり、カメラや LIDAR が機能しない場合でもタッチだけで移動したりできるようになるはずです。

しかし、おそらく EELS ロボットの構築で最も困難な部分はその脳でした。