Tali pinggang asteroid penuh dengan peluang dan tidak diketahui, kaya dengan sumber dan misteri saintifik.
Bagaimanakah anda mendarat dan bergerak dengan selamat di atas mayat kecil ini? Ini adalah soalan yang telah dipertimbangkan oleh ramai jurutera. Apabila robot perkakasan konvensional mendarat di permukaan asteroid yang rapuh, terdapat risiko tinggi bahawa mereka akan memusnahkan struktur permukaan, menjadikannya mustahil untuk mendapatkan sampel yang sah atau menjalankan pengesanan berterusan.
Jenis baru "robot lembut" boleh memberikan satu kejayaan untuk misi asteroid.
01 Asteroid rapuh menghadapi masalah pendaratan keras
Mendarat kapal angkasa robotik dengan selamat di bulan atau planet sudah sangat sukar. Mendarat di asteroid adalah lebih sukar.
Tidak seperti planet gergasi. Graviti permukaan asteroid sangat lemah, bahkan mungkin beberapa perjuta daripada Bumi. Persekitaran mikrograviti membawa cabaran besar kepada pendaratan dan aktiviti kapal angkasa. Kaedah tradisional "pendaratan keras" bergantung pada penujah adalah sukar untuk mencapai kawalan yang tepat, dan mudah untuk memusnahkan struktur permukaan longgar asteroid, yang akan menjejaskan kajian komposisi dan sejarah evolusi asteroid secara serius.
Misi OSIRIS-REx NASA mengambil pendekatan yang sangat konservatif terhadap asteroid Bennu. "Kami tidak mahu menangani ketidakpastian hubungan sebenar dengan permukaan lebih lama daripada yang diperlukan, " kata Moreau. Oleh itu, mereka mencipta skema untuk mengintip asteroid dalam masa 16 saat dengan lengan pensampelan yang panjang.
Dengan teknologi semasa, kita masih jauh dari "pendaratan" asteroid sebenar.
02 Pendaratan Perlahan: Penglihatan robot lembut
Memandangkan ciri-ciri persekitaran mikrograviti, pasukan Profesor Jay McMahon di Universiti Colorado telah mengemukakan idea yang berani: pembangunan "robot lembut" - AoES, untuk mencapai pendaratan lembut asteroid. Robot ini menggunakan sepenuhnya daya lemah seperti penjerapan elektromagnet dan lekatan elektrostatik untuk aktiviti pendaratan dan permukaan, tidak perlu bergantung pada propelan dan penambat mekanikal, dan boleh mencapai pendaratan yang menenangkan "perlanggaran sifar".
Robot lembut itu direka bentuk dalam bentuk pelbagai kelopak, serupa dengan teratai air. Kelopak diperbuat daripada bahan elastik yang boleh meliputi kawasan luas permukaan asteroid tanpa merosakkan topografi permukaan, dan ia juga boleh berputar dan meregang, menggunakan kelajuan orbit dan tekanan sinaran suria untuk menyesuaikan orbitnya dan memperlahankan.
Robot lembut boleh menggunakan pengedaran cas permukaan asteroid untuk penjerapan elektromagnet. Permukaan asteroid dipenuhi dengan pelbagai zarah debu, yang mewujudkan taburan cas yang kompleks dan medan elektrik, sama seperti tokek menggunakan interaksi molekul untuk melekat pada dinding, robot lembut juga boleh melekat pada permukaan asteroid dengan mengawal awan cas beberapa kelopak.
Satu lagi cara untuk melekat ialah menggunakan daya elektrostatik. Walaupun daya elektrostatik pada permukaan asteroid adalah lemah, robot lembut itu boleh mengumpul lekatan elektrostatik yang mencukupi melalui kawasan permukaan yang besar. Melaraskan cas beberapa kelopak membolehkan robot lembut bergerak. Mod pergerakan ini tidak memerlukan pendorong bahan api dan tidak menyebabkan pencemaran sekunder asteroid.
03 Pemantauan jangka panjang dan penggunaan sumber
Jika pendaratan lembut berjaya, robot lembut akan dapat beroperasi di permukaan asteroid untuk jangka masa yang lama untuk menjalankan pelbagai penerokaan saintifik. Ia boleh dihiasi dengan penderia pada permukaan untuk memantau medan magnet, aliran haba, pengedaran cas dan maklumat lain untuk mendedahkan mekanisme pembentukan dan sejarah evolusi asteroid. Dalam jangka panjang, ini sangat penting untuk pembangunan dan penggunaan sumber asteroid
04 Kesukaran teknikal: navigasi, kuasa dan kawalan
Konsep menggunakan robot lembut untuk mendarat di asteroid sangat menarik, tetapi ia juga menghadapi banyak cabaran teknikal, isu paling kritikal ialah navigasi dan kawalan.
Untuk mencapai pendaratan dan navigasi permukaan yang tepat dalam persekitaran asteroid yang kompleks dan tidak diketahui, robot lembut perlu mempunyai pengelakan halangan dan keupayaan perancangan autonomi. Berbanding dengan badan tegar, dinamik dan sistem kawalan robot lembut adalah lebih kompleks. Setiap ubah bentuk lengan kelopak akan mengubah taburan jisim keseluruhan dan parameter dinamik. Algoritma kawalan mestilah cekap dan tepat, dan mempunyai kebolehsuaian yang mencukupi kepada persekitaran yang tidak diketahui.
Penerbangan angkasa lepas jangka panjang juga menimbulkan cabaran serius kepada bahan dan struktur robot lembut. Ia mesti mampu menahan sinaran yang tinggi dan perbezaan suhu yang melampau, dan mempunyai keupayaan untuk membaiki diri sekiranya berlaku kegagalan.
Mengurangkan jisim dan meningkatkan kekuatan struktur adalah satu lagi cabaran yang perlu ditembusi dalam bidang ini. Untuk beroperasi dalam persekitaran mikrograviti yang melampau, robot lembut mestilah nipis dan ringan, tetapi struktur yang terlalu lemah sukar untuk menggerakkan tugasan dan pensampelan, jadi ia mesti memastikan kekuatan dan ketegaran yang diperlukan untuk melaksanakan tugas tanpa menambah jisim terlalu banyak.
05 Masa depan boleh dijangka
Di sebalik cabaran, impian pendaratan lembut terus memacu kemajuan dan inovasi dalam bidang ini. Pasukan Universiti Colorado, yang telah menerima geran penyelidikan NASA sejak 2017, kini sedang meneroka sama ada beberapa teknologi robotik lembutnya boleh berfungsi untuk penyelenggaraan satelit dalam orbit dan pembersihan sampah angkasa lepas.
Ia masih dapat dilihat sama ada robot lembut akan dapat merintis penerokaan asteroid untuk manusia.