W 2022 roku w kierunku księżyców Jowisza wyleci misja ESA JUICE. Następnie, w 2025 roku, NASA wyśle orbiter Europy. Dlaczego żadna z agencji nie zdecydowała się na próbnik?
Europa jest jednym z księżyców galileuszowych. Z punktu widzenia nauk biologicznych wzbudza równie wielkie nadzieje jak Mars. Jednak różni się od niego, ponieważ skorupa Europy to przede wszystkim lód, pod którego powierzchnią znajduje się prawdopodobnie ocean wody w stanie ciekłym. Energia (ciepło) potrzebne do roztopienia pokładów lodu dostarczane jest przez siły pływowe Jowisza, które dosłownie rozciągają raz za razem księżyc. W tym procesie bloki materiału ocierają się o siebie, w wyniku czego wytwarzane jest ciepło wystarczające do stopienia lodu.Dla astrobiologów najważniejszym wskaźnikiem występowania życia jest woda w stanie ciekłym. Szacuje się, że na Europie jest jej dużo. Jednak jak sprawdzić czy istnieje w niej życie? Mamy dwie możliwości: wysłać próbnik w okolice pęknięć skorupy lodowej, a jeszcze lepiej – gejzerów – o ile takie istnieją (w 2012 roku zaobserwowano przez Teleskop Hubble’a pióropusze wody wydobywające się spod lodowej skorupy księżyca).
Obserwacje gejzeru na Europie w grudniu 2012 / Credits – Lorenz Roth et al. 2013
Istnieje jednak wiele niewiadomych: skąd wiadomo gdzie pojawi się taki gejzer? Czy pojawią się jeszcze kiedykolwiek (tylko raz zaobserwowaliśmy ich występowanie i ma to duży związek z położeniem księżyca na orbicie)? Co w przypadku krótkiego okresu trwania takich zjawisk przy dużych opóźnieniach w komunikacji?
Druga możliwość, przebicie się przez lodową skorupę, która jest jeszcze trudniejsza z technicznego punktu widzenia. Ziemska pokrywa lodowa ma maksymalną miąższość niewiele ponad 4 kilometrów, co przy kilkunastu, czy kilkudziesięciu kilometrach dla Europy nie jest zbyt dużą wartością. Jeszcze nikt nie wybudował próbnika, przy wykorzystaniu ograniczonych zasobów energetycznych, zdolnego przebić się lub przetopić przez tak grubą pokrywę lodową. Dodatkowo pozostaje problem komunikacji, który również do błahych nie należy.
Zespoły inżynierów tworzą już pierwsze prototypy takich próbników m.in. VALKYRIE (Very Deep Autonomous Laser-Powered Kilowatt-Class Yo-yoing Robotic Ice Explorer), czy kriobot firmy Stone Aerospace. W 2014 roku VALKYRIE przetopił 31 metrów lodu na lodowcu Matanuska z wykorzystaniem 5-kilowatowych laserów.
Próbnik VALKYRIE (czarna tuba pośrodku) i zespół Stone Aerospace na lodowcu Matanuska. Credits: Stone Aerospace
Jednakże ta głębokość to jedynie 0,1 % miąższości lodu na Europie, a osiągnięta moc to około 5 % mocy wymaganej do pracy w okolicy Jowisza. Z tego względu jest nad czym pracować!
Robot ZOE na pustyni Atakama. Testowane na nim są zaawansowane algorytmy wykrywania zjawisk i obiektów interesujących z astrobiologicznego punktu widzenia. Credits: NASA
Wysyłając próbnik w okolice gejzerów (mogą to być także gejzery Enceladusa!) musimy mieć pewność, że w trakcie takich zjawisk jak wyrzucanie wody spod powierzchni robot zareaguje sam i wykona odpowiednie badania naukowe. Aktualne zrobotyzowane misje, choć wykorzystują zaawansowane algorytmy, wciąż nie są w stanie działać autonomicznie w dłuższych odcinkach czasu. Wspierający zrobotyzowane misji powinni mieć świadomość, że są one mocno ograniczone, jeśli chodzi o liczbę danych do pozyskania. Praca tych misji jest jeszcze bardziej niezadowalająca, jeśli chodzi o zjawiska niespodziewane albo czasowe. Wysłanie “autonomicznego” robota to również wiele lat pracy nad algorytmami i testów terenowych (odbywają się one w różnych miejscach globu z mniejszym lub większym powodzeniem).
Tak więc, odpowiedzią na tytułowe pytanie są ograniczenia techniczne, równie powszechne w świecie misji zrobotyzowanych, jak wśród misji załogowych.
5 komentarzy
Ani JUICE ani Europa Clipper, którego planują wysłać Amerykanie, nie będą orbiterami Europy. Dokonają “tylko” wielokrotnych przelotów nad powierzchnią tego księżyca. Przeszkodą w orbitacji jest silne promieniowanie Jowisza w pobliżu Europy, które uszkadza elektronikę. Próbnika nie wysyłamy, ponieważ potrzebujemy do tego dokładnych map Europy, więc siłą rzeczy musimy najpierw wysłać jakiś zdalny aparat, który nam taką mapę zrobi.
Z ciekawości: skąd pochodzi ten tekst? Artykuł wygląda na tłumaczenie tekstu angielskiego – chociażby poprzez anglicyzm “adwokaci zrobotyzowanych misji” – na polski “advocate” poprawnie się tłumaczy jako orędownik.
Tekst opiera się na wielu źródłach, przede wszystkim informacjach z NASA, ESA, Astrobiology Magazine i artykułów naukowych poświęconych VALKYRIE i ZOE, czyli źródeł angielskich.
Dziękuję za zwrócenie uwagi na anglicyzm! Z drugiej strony w SJP PWN jest napisane, że adwokat to także “osoba występująca w obronie kogoś lub czegoś”, choć zgadzam się, że “orędownik” brzmi po prostu lepiej.
Dla osób ciekawych, tego stwierdzenia użyłem po lekturze książki: Robots in Space: Technology, Evolution, and Interplanetary Travel, gdzie pojawiało się dość często (oczywiście w angielskiej wersji językowej).
Pozdrawiam!
Jest jeszcze ryzyko zawleczenia ziemskich bakterii i skażenia w ten sposób tamtejszej biosfery.
Opracowanie algorytmów samodzielnego podejmowania decyzji jest priorytetowe nie tylko dla misji kosmicznych, więc powinno się łączyć dziedziny i w ten sposób uzyskiwać duuuużo większe pieniądze.