Oamenii de știință pregătesc roiuri de „drone păpădie” pentru a explora tunelurile de lavă de pe Marte și viitoarele baze subterane ale omenirii

Un om de ştiinţă a lansat propunerea unei misiuni robotizate cu drone pentru a studia tunelurile de lavă de pe Marte, un mediu în care ar putea fi amenajate eventualele viitoare baze ale omeniri pe Planeta Roşie, deoarece oferă protecţie faţă de radiaţiile solare şi cosmice.

În nord-estul Californiei se află o serie de peşteri formate acum mii de ani, când vulcanii au erupt lavă care ulterior s-a solidificat, lăsând în urmă tuneluri suficient de largi pentru ca oamenii să poată trece prin ele. Pământul însă nu este singura planetă din sistemul nostru solar cu vulcani. Peşteri extraterestre s-au format în diverse locuri din întregul Sistem Solar.

Cu milioane de ani înainte de apariţia vieţii pe Pământ, vulcanii au erupt şi pe Planeta Roşie. Vulcanii marţieni par a fi inactivi în acest moment, dar activitatea lor anterioară a lăsat în urmă cea mai mare reţea de tuneluri de lavă din Sistemul Solar. Tuburile de lavă rezultate au diametre de peste 250 de metri, de peste opt ori mai mari decât tunelurile din California. Până în prezent, cercetătorii au descoperit sisteme de tuburi pe Marte care se întind pe peste 1.200 de kilometri, suficient pentru a acoperi de trei ori Statele Unite continentale. Oamenii de ştiinţă cred însă că mai există numeroase astfel de tuneluri care aşteaptă încă să fie identificate.

Pentru a înţelege cât de vastă este această reţea şi care sunt condiţiile de mediu din interior, comunitatea ştiinţifică încearcă să depăşească limitele actuale ale explorării. Un cercetător propune folosirea unor "drone păpădie", un nou tip de instrument robotic adaptat acestor spaţii subterane.

Până acum, explorarea planetei Marte s-a bazat în mare parte pe rovere precum Curiosity şi Perseverance. Aceste vehicule robotice sunt extrem de inovatoare, dar îşi ating rapid limitele când vine vorba de accesarea tuburilor de lavă. "Roverele au dimensiunea unui autobuz şcolar", a explicat Mostafa Hassanalian, profesor asociat la New Mexico Tech. "De aceea nu pot intra" în astfel de spaţii înguste sau instabile.

Atmosfera marţiană este, de asemenea, foarte dură. Vânturi de până la 97 de kilometri pe oră pot lovi violent aceşti exploratori robotici, iar în timp au smuls chiar şi bucăţi din roverul Curiosity. Aceste condiţii îi obligă pe ingineri să caute alte soluţii pentru a ajunge în regiunile protejate din subteran.

Dronele propuse de Hassanalian sunt proiectate pe baza principiului biomimetismului, concept care susţine că robotica ar trebui să copieze ceea ce funcţionează deja în natură, în loc să reinveteze complet modelele naturale. Potrivit lui, biomimetica eşuează adesea atunci când designul este prea mare, dar devine extrem de eficientă la scară micro. "Există un motiv pentru care avioanele nu dau din aripi" atunci când zboară, a subliniat el.

Conceptul de "dronă păpădie" porneşte de la un alt tip de robot proiectat de Hassanalian şi echipa sa, numit "robot rulant". Acesta se bazează pe crustaceele terestre din familia Armadillidiidae (izopode), care se strâng formând o minge atunci când sunt în pericol. Ideea este să fie lansat un astfel de robot rulant printr-o gaură din plafonul unei peşteri, echipat cu o paraşută care îi permite să plutească uşor până la podeaua peşterii. În interiorul acestui robot rulant vor fi depozitate mii de drone foarte mici, inspirate de puful de păpădie.

Ajuns la sol, robotul va elibera mii de astfel de drone în peşteră. Roboţii păpădie vor fi purtaţi de vânturile puternice de pe Marte pe distanţe de kilometri, timp în care vor cartografia tunelurile peste care trec şi vor colecta date esenţiale.

Un obstacol important este însă asigurarea unui vânt suficient de puternic pentru a transporta aceste drone ultrauşoare. Deoarece niciun dispozitiv artificial nu a pătruns până acum în tuburile de lavă marţiene, oamenii de ştiinţă nu ştiu exact cât de intens vor fi curenţii de aer în interior. Lipsa vântului ar putea deveni o problemă serioasă pentru succesul misiunii.

Multe studii sugerează totuşi că găurile din plafonul sistemului de peşteri acţionează ca nişte ferestre de ventilaţie, permiţând formarea unor curenţi de aer puternici prin tuneluri. În plus, robotul rulant va fi echipat cu un ventilator de mare putere, care poate crea un flux de aer artificial în cazul în care vânturile naturale nu sunt suficiente.

O altă complicaţie majoră este lipsa luminii solare în interiorul peşterilor. Panourile solare, sursa de energie dominantă pentru echipamentele de explorare spaţială, nu pot funcţiona acolo. În locul lor, Hassanalian a proiectat dronele păpădie să funcţioneze cu piezoelectricitate, generată de un polimer flexibil capabil să producă sarcină electrică atunci când este deformat.

În faza de proiectare, echipa a observat că seminţele purtate de vânt în natură sunt, de regulă, albe. Ele reflectă mai multă lumină solară, se încălzesc mai puţin şi rămân mai uşoare. Prin urmare, cercetătorii intenţionează să vopsească dronele păpădie în alb, pentru a le ajuta să călătorească mai departe şi să fie mai stabile în zbor.

Odată aflate în aer, dronele păpădie vor transmite date prin semnale radio către un receptor. Acestea vor colecta informaţii despre umiditate, temperatură şi alte variabile de mediu, contribuind la realizarea unui plan detaliat al întregului sistem de tuneluri.

Echipa lui Hassanalian nu este singura care analizează explorarea tuburilor de lavă. Începând cu 2023, un grup de oameni de ştiinţă europeni, coordonaţi de Laboratorul de Robotică Spaţială al Universităţii din Malaga, a plasat roboţi în tuburile de lavă de pe insula Lanzarote din arhipelagul Insulelor Canare, pentru a cartografia aceste sisteme de tuneluri ca pregătire pentru o posibilă viitoare misiune pe Marte.

NASA a derulat, la rândul său, 72 de zboruri pe Marte cu ajutorul elicopterului Ingenuity, demonstrând astfel potenţialul explorărilor aeriene cu astfel de echipamente. Această dronă a fost însă proiectată să zboare la suprafaţa solului marţian şi nu a avut ocazia să pătrundă în tuburile de lavă înainte să devină inactivă în 2024.

Planurile unei drone dezvoltate de NASA arată că agenţia spaţială este interesată în special de Arsia Mons, un vulcan din regiunea Tharsis de pe Marte. Această zonă găzduieşte cei mai mari vulcani din sistemul solar, inclusiv Olympus Mons, care este de aproape trei ori mai înalt decât Muntele Everest.

Regiunea Tharsis are dimensiuni comparabile cu planeta pitică Ceres. La formare, a adăugat atât de multă masă încât se consideră că a determinat înclinarea lui Marte cu aproximativ 20 de grade. Motivul exact al acestei modificări rămâne dezbătut de oamenii de ştiinţă. Printre ipoteze se numără o coliziune uriaşă în istoria timpurie a planetei sau pene de manta instabile în interiorul acesteia.

Vulcanul Arsia Mons trezeşte un interes aparte deoarece acolo au fost observate găuri în zonele în care plafonul vulcanic s-a prăbuşit, lăsând la vedere luminatoare şi dezvăluind o vastă reţea de tuneluri în interiorul vulcanului.

Citirile termice obţinute din jurul acestor găuri au indicat că temperatura din interiorul tunelurilor nu se modifică la fel de drastic ca la suprafaţa planetei. Acest lucru a alimentat speranţele că, într-o bună zi, oamenii ar putea locui în interiorul acestor structuri şi chiar ideea că o eventuală viaţă nativă de pe Marte ar fi putut supravieţui ascunsă în asemenea spaţii protejate.

NASA ia în calcul şi posibile peşteri de pe Titan, cea mai mare lună a lui Saturn. A fost selectată sonda spaţială "Dragonfly", concepută la Johns Hopkins University, pentru a explora suprafaţa acestei lumi îndepărtate şi potenţialele sale medii subterane.

Oamenii nu vor păşi pe Planeta Roşie mai devreme de orizontul anilor 2030. Când va veni în sfârşit acea zi, cercetarea cu drone şi folosirea tehnologiilor inspirate din natură s-ar putea dovedi esenţiale pentru supravieţuirea pe termen lung a umanităţii pe Marte.