유성 마이크 로봇. 이미지 크레디트 : NASA 확대하려면 클릭
페니 보스턴 인터뷰, 1 부
먼 별을 여행하거나 다른 세계에서 인생을 찾으려면 약간의 계획이 필요합니다. 이것이 NASA가 NASA Institute for Advanced Concepts를 설립 한 이유입니다. 지난 몇 년 동안 NASA는 과학자들과 엔지니어들이 상자 밖에서 생각하고 공상 과학의이 측면에 대한 아이디어를 도출하도록 격려해 왔습니다. 그들의 희망은 이러한 아이디어 중 일부가 사라지고 20, 30 또는 40 년 동안 사용할 수있는 기술을 기관에 제공한다는 것입니다.
NIAC는 경쟁력있는 자금을 제공합니다. 제출 된 수십 개의 제안서 만 자금이 지원됩니다. 1 단계 자금은 최소한으로, 연구자들이 자신의 아이디어를 종이로 구체화하기에 충분합니다. 아이디어가 장점을 보인다면, 단계 II 자금을 확보하여 순수 개념에서 원유 프로토 타입 단계까지 연구를 계속할 수 있습니다.
올해 초 2 단계 자금을 지원받은 프로젝트 중 하나는 Penelope Boston 박사와 Steven Dubowsky 박사가 공동으로 지하 동굴을 포함한 위험한 지형을 탐험 할 수있는 "호핑 마이크 로봇"을 개발하는 것입니다. 프로젝트가 중단되면 언젠가 호핑 마이크 로봇이 화성 표면 아래에서 생명을 찾기 위해 보내질 수 있습니다.
보스턴은 동굴에서 많은 시간을 보내면서 그곳에 사는 미생물을 연구합니다. 그녀는 동굴 및 카르스트 연구 프로그램 책임자이자 뉴 멕시코 소코로에있는 뉴 멕시코 기술의 부교수입니다. Dubowsky는 매사추세츠 주 케임브리지에있는 MIT의 MIT Field and Space Robotics Laboratory의 이사입니다. 그는 부분적으로 인공 근육에 대한 연구로 유명합니다.
Astrobiology Magazine은 그녀와 Dubowsky가 2 단계 NIAC 보조금을받은 직후 보스턴을 인터뷰했습니다. 이것은 두 부분으로 이루어진 인터뷰 중 첫 번째입니다. Astrobiology Magazine (AM) : 귀하와 Steven Dubowsky 박사는 최근 소형 로봇을 사용하여 화성의 지하 동굴을 탐험하는 아이디어를 연구하기 위해 NIAC로부터 기금을 받았습니다 이 프로젝트는 어떻게 시작 되었습니까?
페니 보스턴 (PB) : 우리는이 독특한 환경의 미생물 주민을 관찰하기 위해 지구의 동굴에서 많은 일을 해왔습니다. 우리는 이들이 화성과 다른 외계 생명체에서 생명체를 찾는 템플릿으로 사용될 수 있다고 생각합니다. 나는 1992 년 크리스 맥케이 (Chris McKay)와 마이클 이바노프 (Michael Ivanov)와 함께 논문을 발간하여 화성의 지하면이 지구상에서 가장 춥고 건조 해짐에 따라 지구의 마지막 피난처가 될 것이라고 제안했다. 그것은 우리를 지구의 지하면을 조사하는 사업으로 이끌었습니다. 우리가 그렇게했을 때, 우리는 지하에 명백하게 토착적인 놀라운 유기체들이 있다는 것을 발견했습니다. 그들은 광물학과 상호 작용하고 독특한 생체 서명을 생성합니다. 그래서 공부하기에는 비옥 한 지역이되었습니다.
이 행성에서도 어려운 동굴에 들어가는 것은 쉽지 않습니다. 이를 로봇 외계 임무로 변환하려면 약간의 생각이 필요합니다. 우리는 화성에서 좋은 용암 데이터를 가지고 있으며, 적어도 용암 동굴 동굴에 대한 뚜렷한 지질 학적 증거를 보여줍니다. 우리는 화성에 미래의 임무를위한 유용한 과학적 목표가 될 수있는 동굴이 적어도 하나 있다는 것을 알고 있습니다. 다른 유형의 동굴도 있다고 생각하는 것은 타당하며, 우리는 다가올 Geological Society of America 특별 논문에 화성에 대한 독특한 동굴 형성 (유전자 생성) 메커니즘을 탐구하는 논문을 출판했습니다. 가장 큰 문제는 엄격하고 어려운 지형에서 어떻게 다니는가입니다.
AM : 프로젝트의 첫 단계에서 수행 한 작업을 설명 할 수 있습니까?
PB : 1 단계에서 우리는 작고 매우 많으며 (따라서 소비 가능하며) 자율적이며 거친 지형에 들어가는 데 필요한 이동성이있는 로봇 장치에 집중하고 싶었습니다. 인공 근육 활성화 로봇 운동에 대한 Dubowsky 박사의 지속적인 연구를 바탕으로, 우리는 테니스 공의 크기에 관한 수많은 작은 작은 구체에 대한 아이디어를 얻었습니다. 그들은 말하기 위해 근육 에너지를 축적 한 다음 다양한 방향으로 몸을 굽 힙니다. 그것이 그들이 움직이는 방식입니다.
크레딧 : R.D. Gus Frederick의 렌더링
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이미지 제공 : R.D. Gus Frederick의 렌더링
우리는 아마도이 사람들 중 수천 명을 현재 MER (Mars Exploration Rovers) 크기의 페이로드 덩어리에 넣을 수 있다고 계산했습니다. 그것은 우리에게 많은 유닛의 손실을 겪을 수있는 유연성을 제공하고 정찰과 감지, 이미징, 그리고 다른 과학 기능을 수행 할 수있는 네트워크를 가지고 있습니다.
AM :이 작은 구체들이 어떻게 서로 조화를 이루고 있습니까?
PB : 그들은 떼처럼 행동합니다. 그들은 매우 간단한 규칙을 사용하여 서로 관련이 있지만, 예측할 수없고 위험한 지형의 요구를 충족시킬 수 있도록 집단 행동에 많은 유연성을 제공합니다. 우리가 구상하고있는 최고의 제품은 유망한 착륙 지점으로 보내져 착륙선을 빠져 나와 지하 또는 다른 위험한 지형으로 이동하여 네트워크로 배치되는이 작은 녀석들입니다. 이들은 노드 간 셀룰러 통신 네트워크를 만듭니다.
AM : 그들이 뛰는 방향을 제어 할 수 있습니까?
PB : 우리는 그들에게 궁극적으로 매우 능력이 있기를 열망합니다. 2 단계로 넘어 가면서 우리는 스탠포드의 프리츠 프린트 (Fritz Printz)와 함께 초소형 연료 전지를 개발하여이 작은 녀석들에게 힘을 줘서 상당히 복잡한 일을 할 수있게되었습니다. 이러한 기능 중 하나는 진행 방향을 약간 제어하는 것입니다. 그들이 한 방향으로 또는 다른 방향으로 우선적으로 이동할 수 있도록 특정 방법을 만들 수 있습니다. 바퀴 달린 로버가 똑바로 지나가는 것만 큼 정확하지는 않습니다. 그러나 그들은 가고자하는 방향으로 어느 정도 우선적으로 스스로를 캔트 할 수 없습니다. 그래서 우리는 그들이 최소한 방향을 통제 할 수있을 것이라고 생각합니다. 그러나 그들의 가치의 상당 부분은 확장 클라우드로서의 무리 운동과 관련이 있습니다.
MER 로버만큼이나 훌륭합니다. 제가하는 과학에는 MIT의 Rodney Brooks가 개척 한 곤충 로봇 아이디어와 더 비슷한 것이 필요합니다. 곤충 지능의 모델을 활용하고 탐사에 적응하는 것이 오랫동안 매력적이었습니다. Dubowsky 박사의 호핑 아이디어가 제공하는 독특한 이동성에이 작은 단위의 합리적인 비율이 지하 지형의 위험에서 살아남을 수 있다고 생각합니다.
HB : 1 단계에서 실제로 구축 된 것이 있습니까?
PB : 아니요. NIAC와 함께하는 1 단계는 6 개월 동안 진행되는 뇌 훈련, 연필 푸싱 연구로서 관련 기술의 최신 기술을 설명합니다. 2 단계에서는 2 년에 걸쳐 제한된 양의 프로토 타이핑 및 현장 테스트를 수행 할 것입니다. 이것은 실제 임무에 필요한 것보다 훨씬 적습니다. 물론, 그것은 10 년에서 40 년이 지난 기술을 조사하는 NIAC의 임무입니다. 우리는 이것이 아마도 10 년에서 20 년 범위에 있다고 생각합니다.
AM : 어떤 종류의 센서 나 과학 장비가 이런 것을 장착 할 수 있다고 상상하십니까?
PB : 이미징은 분명히 우리가하고 싶은 것입니다. 카메라가 엄청나게 작아지고 견고 해짐에 따라 크기 범위에 이러한 장치를 장착 할 수있는 장치가 이미 있습니다. 아마도 일부 장치에는 확대 기능이 장착되어있어 착륙하는 재료의 질감을 볼 수 있습니다. 소형 카메라로 촬영 한 이미지를 다양한 소형 장치에 통합하는 것은 향후 개발을위한 영역 중 하나입니다. 그것은이 프로젝트의 범위를 넘어서는 것이지만, 우리가 이미징을 위해 생각하고있는 것입니다. 그런 다음 화학 센서는 화학 환경을 감지하고 감지 할 수있어 매우 중요합니다. 작은 레이저 노즈부터 가스 용 이온 선택 전극에 이르기까지 모든 것이 있습니다.
우리는 그것들이 모두 동일하지 않고 오히려 앙상블을 갖도록 계획하고 있습니다. 여러 종류의 센서가 장착 된 다양한 종류의 유닛이 충분하기 때문에 유닛 수의 손실이 상당히 높더라도 확률은 여전히 높을 것입니다. 여전히 완전한 센서 제품군이있을 것입니다. 각 개별 장치에 거대한 센서 페이로드를 가질 수는 없지만 동료 장치와 상당히 겹칠 수있을 정도로 충분할 수 있습니다.
AM : 생물학적 검사가 가능합니까?
PB : 그렇게 생각합니다. 특히 우리가보고있는 시간 범위를 상상한다면 양자점부터 랩 온칩 (chip-on-a-chip) 장치에 이르기까지 모든 것이 온라인으로 발전하고 있습니다. 물론 샘플 자료를 얻는 데 어려움이 있습니다. 그러나 호핑 마이크 로봇과 같은지면 접촉 장치를 다루는 경우 테스트하려는 재료 위에 직접 배치 할 수 있습니다. 현미경 및 광 시야 이미지와 함께 심각한 생물학적 작업을 수행 할 수있는 능력이 있다고 생각합니다.
AM : 2 년의 프로젝트 기간 동안 어떤 이정표가 나올지에 대한 아이디어가 있습니까?
PB : 3 월이되면 관련 이동성이있는 조잡한 프로토 타입이있을 것으로 예상됩니다. 그러나 그것은 지나치게 야심적 일 수 있습니다. 우리가 모바일 유닛을 가지고 나면, 우리의 계획은 우리가 뉴 멕시코에서 과학을하고있는 실제 용암 동굴 동굴에서 현장 테스트를하는 것입니다.
현장 사이트는 이미 테스트되었습니다. 1 단계의 일환으로 MIT 그룹이 나와 동굴 탐험과 지형이 실제로 어떤지에 대해 조금 가르쳤습니다. 그들에게는 큰 눈을 뜨게되었습니다. MIT 홀을 위해 로봇을 설계하는 것은 하나이지만 실제 바위 환경을 위해 로봇을 설계하는 것은 또 다른 것입니다. 우리 모두에게 매우 교육적인 경험이었습니다. 나는 그들이 디자인과 만나야하는 조건이 무엇인지 꽤 잘 알고 있다고 생각합니다.
AM : 그 조건은 무엇입니까?
PB : 매우 고르지 않은 지형,이 녀석들이 일시적으로 끼일 수있는 틈새가 많이 있습니다. 따라서 우리는 최소한 합리적인 성공 기회로 스스로를 발굴 할 수있는 작동 모드가 필요합니다. 매우 거친 표면에서 가시 거리 통신의 과제. 큰 바위를 극복. 작은 균열에 갇히고 있습니다. 그런 것들.
용암이 부드럽 지 않습니다. 용암 튜브의 내부는 형성된 후 본질적으로 매끄럽지 만 수축 및 균열 및 낙하하는 많은 재료가 있습니다. 따라서 돌파구가 쌓여 있고 많은 고도 변화가 있습니다. 그리고 이것들은 기존의 로봇이 할 수있는 능력이 없습니다.
원본 출처 : NASA Astrobiology
