Los robots espaciales volcánicos se están preparando para una misión salvaje a Júpiter

Para construir máquinas capaces de sumergirse en los océanos helados de Europa y Encelado, la NASA probó submarinos en uno de los entornos más inhóspitos de la Tierra.

Alrededor de Júpiter y Saturno, que orbitan los planetas en la oscuridad implacable, están Europa y Encelado: dos meses llenos de cicatrices y cubiertos de hielo que esconden vastos océanos subterráneos. Los astrobiólogos, salivando ante la perspectiva de vida dentro de ellos, esperan que algún día sean explorados, no por humanos, sino por submarinos controlados por inteligencia artificial.

Pero para construir vehículos capaces de suavizar las profundidades de los océanos del sistema solar, los científicos se dirigen a uno de los entornos más inhóspitos de la Tierra. En noviembre, una expedición financiada por la NASA puso a tres submarinos autónomos a través de un proceso literal de fuego: se les permitió explorar Kolumbo, una montaña de pesadilla volcánica submarina hiperactiva en el sur del mar Egeo, al norte de la isla griega. Santorini.

“Este es el lugar más peligroso para operar vehículos submarinos”, dijo Richard Camilli, científico asociado de la Institución Oceanográfica Woods Hole (WHOI) en los Estados Unidos y líder de la expedición.

Estos droides definitivamente estaban a la altura del desafío. Sus sistemas informáticos de a bordo evocaban sus propios planes de navegación sobre la marcha. Los submarinos también operaban en coordinación entre sí, actuando cada uno como un componente de un único superorganismo electrónico.

Debido a su intelecto común, los tres robots buceadores sobrevivieron; no solo eso, sino que su notable adaptabilidad les permitió realizar nuevos descubrimientos científicos. Uno, una metrópoli de respiraderos hidrotermales llenos de microorganismos extraños, podría no haberse encontrado si los responsables humanos fueran los responsables. Tal vez algún día, estas maravillas mecánicas hagan lo mismo en las oscuras profundidades de esas lunas alienígenas acuosas, aunque todavía hay muchos obstáculos logísticos y técnicos que superar antes de que una misión de este tipo se convierta en realidad.

El Mar Egeo Meridional tiene una historia volcánica violenta. Hace unos 3.600 años, la isla de Santorini hizo un agujero en el corazón cuando estalló una erupción volcánica cataclísmica, que destruyó la ciudad de Akrotiri y provocó un golpe potencialmente fatal a la civilización marina del archipiélago minoico.

El monte submarino Kolumbo, ubicado a siete kilómetros al noreste de Santorini, puede que no haya alcanzado exactamente las mismas alturas paroxísticas, pero no es un pequeño alevín. Sentado justo debajo de las olas, este volcán de tres kilómetros de largo se hizo conocido en 1650, cuando una poderosa erupción de los oídos desencadenó un tsunami destructivo y derramó tanto gas volcánico sofocante que 70 personas en Santorini o sus alrededores se asfixiaron.

Kolumbo sigue enojado hoy. Entre columnas espirales de lava congelada de 100 metros de altura se encuentran bosques de imponentes respiraderos hidrotermales que emiten fluidos a 220 ° C. Paraskevi Nomikou, oceanógrafo geológico de la Universidad de Atenas y miembro de la expedición, explica que una diversa corona de vida prospera en estos orificios. Esto, junto con la caótica arquitectura volcánica del sitio, lo convierte en un campo de pruebas ideal para los submarinos que algún día esperan hacer lo mismo fuera del mundo.

Explorar los océanos de Europa y Encelado será sumamente difícil. El control manual de los robots en cualquiera de ellos sería demasiado engorroso; Tardaríamos 43 minutos en enviar un pedido a Europa y 79 minutos a Encelado. Un entorno de alta radiación no solo confundiría nuestras transmisiones, sino que las emisiones de la Tierra tendrían dificultades para penetrar esas rígidas capas de hielo que se estima que tienen decenas de kilómetros de espesor.

Estos submarinos tendrán que ser completamente autónomos, dice Samuel Royle, geoquímico planetario y astrobiólogo del Imperial College de Londres que no participó en la expedición. Deben ser navegantes energéticamente eficientes, capaces de maniobrar alrededor de los peligros inesperados de los océanos extraterrestres explorados hasta ahora, encontrar sitios de interés científico y salir a la superficie solo cuando necesiten enviar datos a casa.

Kolumbo es el mejor sustituto de estos entornos hostiles que puedas encontrar. Ya existen submarinos autónomos, pero se han utilizado ampliamente para explorar las secciones menos concurridas del mar, como si volaran alrededor de un valle abierto. Navegar por el laberinto volcánico de Kolumbo, dice Camilli, “es el equivalente a deslizarse por el centro de Manhattan”. Si los robots pudieran sobrevivir a Kolumbo, podrían sobrevivir a los infiernos acuáticos de otros mundos.

El programa de Ciencia y Tecnología Planetaria de Investigación Análoga (PSTAR) de la NASA, que tiene como objetivo reducir el riesgo de exploración planetaria futura a través de pruebas terrestres, estuvo de acuerdo en que los peligros de Kolumbo valen la pena y han financiado la misión. El equipo, formado por científicos con base en Estados Unidos, Grecia, Australia y Alemania, navegó a Kolumbo en noviembre, trayendo consigo tres robots especiales.

Había dos planeadores diseñados por la empresa privada estadounidense Teledyne Webb Research: sumergibles pequeños, livianos y completamente autónomos, lograban cambiar su flotabilidad y deslizarse por el agua o moverse con la ayuda de hélices, mientras vaciaban una batería. El otro, HROV Nereid Under-Ice, o NUI, era un submarino de larga distancia de dos toneladas diseñado por WHOI. Aunque también autónomo, estaba unido a la embarcación mediante un ancla de fibra óptica de pelo fino, lo que permitía que el control remoto funcionara y los datos se transmitieran rápidamente a la base.

Los tres estaban equipados de forma variable con un conjunto de sensores, desde espectrómetros de masas que olfatean la química hasta termómetros, así como sonar. Junto con un suministro constante de estímulos ambientales, el software integrado de los robots también tuvo en cuenta los peligros, cuánta batería quedaba, si se dañaba mucha información científica preexistente. Esto les permitió inventar sus propios cursos de agua, que maximizan la producción científica del buceo, manteniendo un nivel de riesgo aceptable.

Cada vehículo, con sus diferentes capacidades tecnológicas, se aseguró de que compartieran su información entre ellos. Eran, dice Camilli, como abejas en una colonia, todos jugando su papel para hacer que la colmena sea lo más exitosa posible. Su eficiencia les permitió hacer nuevos planes de misión en menos de un minuto, mucho más rápido de lo que podría lograr un equipo de expertos científicos. Esto no solo simplificó la misión; mantuvo los vehículos seguros, lo que les permitió reaccionar sin esfuerzo a su vibrante entorno volcánico.

Estos sistemas de programación automatizados tenían llamadas adecuadas: el planificador ejecutivo se llamaba Kirk y el planificador científico se llamaba Spock. Este último era casi inquietantemente bueno para estar a la altura del mismo nombre.

Durante una inmersión automática, los geólogos y biólogos de la expedición querían redirigir un submarino a un sitio en Kolumbo que sabían que proporcionaría datos útiles. Camilli pospuso las cosas en Spock, quien nadó en un área inexplorada. Esto, dice Nomikou, lo llevó a uno de los momentos más satisfactorios de la expedición, cuando encontró un solo lugar de ventilación hidrotermal lleno de vida microbiana, solo.

Los planeadores actuaron como drones de reconocimiento, explicó el miembro de la expedición Angelos Mallios, un investigador visitante en WHOI. Recopilaron una gran cantidad de datos en comparación con la baja resolución, lo que le dio a NUI más equipado, el equivalente a un robot rover, como Curiosity, una idea más precisa de dónde explorar utilizando su sensor más diverso. Cuando llegó, recogió muestras con una cámara y un brazo robótico, todo sin intervención humana.

Pudo haber salido tan mal. La expedición, dice Camilli, fue “bastante corta y llena de acción”, con una duración de sólo cinco días. Junto con el clima difícil y las traicioneras condiciones del buceo, “todos los vehículos resultaron dañados o faltaban partes, e incluso algunos equipos se perdieron durante el transporte”.

Dejar que los planeadores escapen a la naturaleza siempre ha sido tenso. “Lo dejas ir y no puedes hacer mucho”, dice Mallios. Solo los ves cuando rompen las olas para transmitir su posición, transmitir datos y recibir nuevos consejos de sus amos humanos. Al igual que las futuras misiones espaciales que espera emular, “si algo sale mal allí, nadie bajará a arreglarlo”, explica Mallios.

“Mi estimación fue que teníamos un 50% de posibilidades de sobrevivir a todos los vehículos”, dice Camilli. Este fue un momento importante de sentido común, agrega, cuando los tres fueron recuperados y no aplastados. Fue, sin duda, un éxito rotundo.

Sin embargo, estos submarinos están lejos de estar completos. Su software y proyectos cambiarán continuamente con el tiempo; Otros entornos extremos, incluidas las aguas heladas y heladas del Ártico, pronto se utilizarán para probar aún más la calidad de este tipo de submarinos.

Junto con la logística profundamente compleja de enviar una misión a los gigantes del gas, es seguro decir que enviar robots como los que se hunden en Europa o Encelado seguirá siendo un sueño durante algún tiempo. Después de todo, es bastante difícil colocar módulos de aterrizaje o rovers en la Luna o Marte, y todavía no hemos descubierto si podemos desplegar un quadcopter en el exótico satélite de Saturno, Titán. Bucear en un océano alienígena es un nivel completamente nuevo de molestia.

“Enviar una misión para ir a mirar debajo del hielo está muy lejos”, dice Royle. Pero el experimento que tuvo lugar en Kolumbo es un ejemplo de una de las mejores cosas que podemos hacer mientras tanto: practicar para cosas reales. “Tenemos que probar estas cosas y ver si funcionan en la Tierra antes de siquiera pensar en hacerlas en otros lugares”.

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