Robots kunnen op de vlaktes en kraters van Mars rijden, maar wat als we kliffen konden verkennen, poolkappen en andere moeilijk bereikbare plaatsen op de Rode Planeet en daarbuiten? Ontworpen door ingenieurs van NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Californië, een robot met vier ledematen genaamd LEMUR (Limbed Excursion Mechanical Utility Robot) kan rotswanden beklimmen, grijpt met honderden kleine vishaken in elk van zijn 16 vingers en gebruikt kunstmatige intelligentie (AI) om zijn weg rond obstakels te vinden. In de laatste veldtest in Death Valley, Californië, begin 2019, LEMUR koos een route een klif op terwijl hij de rots afspeurde naar oude fossielen uit de zee die ooit het gebied vulde.

LEMUR was oorspronkelijk bedoeld als reparatierobot voor het internationale ruimtestation. Hoewel het project inmiddels is afgerond, het heeft geleid tot een nieuwe generatie wandelen, klimmende en kruipende robots. Bij toekomstige missies naar Mars of ijzige manen, robots met AI en klimtechnologie afgeleid van LEMUR kunnen helpen bij het zoeken naar soortgelijke tekenen van leven. Die robots worden nu ontwikkeld, aanscherping van technologie die op een dag deel kan uitmaken van toekomstige missies naar verre werelden. Hier zijn er vijf in de maak:

Een mechanische worm voor ijzige werelden

Hoe navigeert een robot door een gladde, ijzige ondergrond? Voor ijsworm, het antwoord is één centimeter per keer. Aangepast van een enkele ledemaat van LEMUR, Ice Worm beweegt door te knijpen en zijn gewrichten uit te rekken als een inchworm. De robot beklimt ijsmuren door één uiteinde tegelijk in het harde oppervlak te boren. Het kan dezelfde techniek gebruiken om zichzelf te stabiliseren tijdens het nemen van wetenschappelijke monsters, zelfs op een afgrond. De robot heeft ook LEMUR's AI, waardoor het kan navigeren door te leren van fouten uit het verleden. Om zijn technische vaardigheden aan te scherpen, JPL-projectleider Aaron Parness test Ice Worm op gletsjers in Antarctica en ijsgrotten op Mount St. Helens, zodat het ooit kan bijdragen aan de wetenschap op aarde en verder weg gelegen werelden:Ice Worm maakt deel uit van een generatie projecten die wordt ontwikkeld om de ijzige manen van Saturnus en Jupiter, die oceanen kunnen hebben onder hun bevroren korsten.

Een robotaap op de toendra

IJsworm is niet de enige benadering die wordt ontwikkeld voor ijzige werelden zoals Saturnusmaan Enceladus, waar geisers op de zuidpool vloeistof de ruimte in blazen. Een rover in deze onvoorspelbare wereld zou moeten kunnen bewegen op ijs en slib, afbrokkelende grond. RoboSimian wordt ontwikkeld om die uitdaging aan te gaan.

Oorspronkelijk gebouwd als een rampenhulprobot voor het Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), het is aangepast om te bewegen in ijzige omgevingen. Bijgenaamd "King Louie" naar het personage in "The Jungle Book, " RoboSimian kan op vier poten lopen, kruipen, bewegen als een inchworm en glijden op zijn buik als een pinguïn. Het heeft dezelfde vier ledematen als LEMUR, maar de JPL-ingenieurs vervingen de grijpvoeten door verende wielen gemaakt van muziekdraad (het soort draad dat in een piano wordt gevonden). Flexibele wielen helpen King Louie over oneffen terrein te rollen, wat essentieel zou zijn in een plaats als Enceladus.

Kleine klimmers

Microklimmers zijn voertuigen op wielen die klein genoeg zijn om in een jaszak te passen, maar sterk genoeg om muren te beklimmen en vallen tot 3 meter te overleven. Ontwikkeld door JPL voor het leger, sommige microklimmers gebruiken LEMUR's vishaakgrijpers om zich vast te klampen aan ruwe oppervlakken, zoals keien en grotmuren. Anderen kunnen gladde oppervlakken schalen, met behulp van technologie die is geïnspireerd op de kleverige voeten van een gekko. De gekko-lijm, zoals de hagedis waar hij naar vernoemd is, vertrouwt op microscopisch gehoekte haren die van der Waals-krachten genereren - atomaire krachten die "plakkerigheid" veroorzaken als beide objecten zich dicht bij elkaar bevinden.

Verbetering van deze gekko-achtige plakkerigheid, de hybride wielen van de robots gebruiken ook een elektrische lading om zich aan muren vast te klampen (hetzelfde fenomeen zorgt ervoor dat je haar aan een ballon blijft kleven nadat je het op je hoofd hebt gewreven). De ingenieurs van JPL hebben de gekko-lijm gemaakt voor de eerste generatie LEMUR, met behulp van van der Waals-krachten om het vast te houden aan metalen wanden, zelfs in gewichtloosheid. Microklimmers met deze kleef- of grijptechnologie zouden toekomstige ruimtevaartuigen kunnen repareren of moeilijk bereikbare plekken op de maan kunnen verkennen. Mars en verder.

Oceaan naar asteroïde grijpers

Net zoals astronauten onder water trainen voor ruimtewandelingen, technologie gebouwd voor oceaanexploratie kan een goed prototype zijn voor missies naar plaatsen met bijna nul zwaartekracht. De Underwater Gripper is een van de grijphanden van LEMUR, met dezelfde 16 vingers en 250 vishaken voor het grijpen van onregelmatige oppervlakken. Het zou op een dag kunnen worden verzonden voor operaties op een asteroïde of ander klein lichaam in het zonnestelsel. Voor nu, het is bevestigd aan het onderwateronderzoeksschip Nautilus van de Ocean Exploration Trust voor de kust van Hawaï, waar het helpt bij het nemen van diepe oceaanmonsters van meer dan een mijl onder het oppervlak.

Een klifklimmende minihelikopter

De kleine, helikopter op zonne-energie die NASA's Mars 2020-rover vergezelt, zal in korte uitbarstingen vliegen als technologiedemonstratie, de weg vrijmaakt voor toekomstige vliegmissies op de Rode Planeet. Maar JPL-ingenieur Arash Kalantari is niet tevreden met gewoon vliegen; hij ontwikkelt een concept voor een grijper waarmee een vliegende robot zich aan de kliffen van Mars kan vastklampen. Het zitmechanisme is aangepast aan het ontwerp van LEMUR:het heeft klauwpoten met ingebouwde vishaken die rots vastgrijpen zoals een vogel zich aan een tak vastklampt. Terwijl daar, de robot zou zijn batterijen opladen via zonnepanelen, waardoor het de vrijheid heeft om te zwerven en te zoeken naar bewijs van leven.