El cinturó d'asteroides està ple d'oportunitats i incògnites, ric en recursos i misteris científics.
Com aterrar i moure's amb seguretat en aquests cossos diminuts? Aquesta és una qüestió que molts enginyers s'han plantejat. Quan els robots de maquinari convencionals aterren a la superfície d'un asteroide fràgil, hi ha un alt risc que destrueixin l'estructura de la superfície, cosa que fa que sigui impossible obtenir mostres vàlides o realitzar una detecció sostinguda.
Un nou tipus de "robot tou" podria proporcionar un gran avenç per a les missions d'asteroides.
01 Un asteroide fràgil s'enfronta a un problema d'aterratge dur
Aterrar una nau espacial robòtica amb seguretat a la Lluna o al planeta ja és molt difícil. Aterrar en un asteroide és encara més difícil.
A diferència dels planetes gegants. La gravetat superficial dels asteroides és extremadament feble, potser fins i tot unes quantes milionèsimes de la de la Terra. L'entorn de microgravetat comporta grans reptes per a l'aterratge i les activitats de les naus espacials. El mètode tradicional d'"aterratge dur" que es basa en propulsors és difícil d'aconseguir un control precís, i és fàcil destruir l'estructura de superfície solta de l'asteroide, cosa que afectarà greument l'estudi de la composició i la història de l'evolució de l'asteroide.
La missió OSIRIS-REx de la NASA va adoptar un enfocament molt conservador de l'asteroide Bennu. "No volíem fer front a la incertesa del contacte real amb la superfície durant més temps del necessari", va dir Moreau. Així que van idear un esquema per espiar l'asteroide en 16 segons amb un llarg braç de mostreig.
Amb la tecnologia actual, encara estem molt lluny d'un veritable "aterratge" d'asteroides.
02 Aterratge lent: la visió d'un robot tou
Tenint en compte les característiques de l'entorn de la microgravetat, l'equip del professor Jay McMahon a la Universitat de Colorado ha proposat una idea atrevida: el desenvolupament de "robots tous" - AoES, per aconseguir un aterratge suau dels asteroides. Aquest robot fa un ús total de forces febles com l'adsorció electromagnètica i l'adhesió electrostàtica per a l'aterratge i les activitats superficials, no necessita dependre de propulsors i ancoratge mecànic, i pot aconseguir un aterratge calmant de "col·lisió zero".
El robot suau està dissenyat en forma de múltiples pètals, semblants als nenúfars. Els pètals estan fets de material elàstic que pot cobrir grans àrees de la superfície de l'asteroide sense danyar la topografia de la superfície, i també poden girar i estirar, utilitzant la velocitat orbital i la pressió de la radiació solar per ajustar la seva òrbita i alentir-se.
Els robots tous poden utilitzar la distribució de càrrega superficial dels asteroides per a l'adsorció electromagnètica. La superfície de l'asteroide està plena de diverses partícules de pols, que creen distribucions complexes de càrrega i camps elèctrics, de la mateixa manera que els geckos utilitzen interaccions moleculars per unir-se a la paret, els robots suaus també es poden unir a la superfície de l'asteroide controlant el núvol de càrrega de uns pètals.
Una altra manera de connectar-se és utilitzar la força electrostàtica. Tot i que la força electrostàtica a la superfície de l'asteroide és feble, el robot suau pot acumular prou adhesió electrostàtica a través de l'enorme superfície. L'ajust de la càrrega d'alguns pètals permet que el robot suau es mogui. Aquest mode de moviment no requereix propulsió de combustible i no provoca contaminació secundària de l'asteroide.
03 Seguiment a llarg termini i utilització dels recursos
Si l'aterratge suau té èxit, els robots suaus podran operar a la superfície de l'asteroide durant molt de temps per dur a terme una varietat d'exploracions científiques. Es pot esquivar amb sensors a la superfície per controlar camps magnètics, flux de calor, distribució de càrrega i altra informació per revelar el mecanisme de formació i la història de l'evolució de l'asteroide. A la llarga, això és de gran importància per al desenvolupament i la utilització dels recursos d'asteroides
04 Dificultats tècniques: navegació, potència i control
El concepte d'utilitzar robots tous per aterrar en asteroides és molt atractiu, però també s'enfronta a molts reptes tècnics, els problemes més crítics són la navegació i el control.
Per aconseguir un aterratge i una navegació superficial precisa en el complex i desconegut entorn d'asteroides, els robots suaus han de tenir capacitats d'evitació d'obstacles i de planificació autònoma. En comparació amb el cos rígid, la dinàmica i el sistema de control del robot suau és més complex. Cada deformació del braç del pètal canviarà la distribució global de la massa i els paràmetres dinàmics. L'algoritme de control ha de ser eficient i precís, i tenir una adaptabilitat suficient a un entorn desconegut.
Els vols espacials de llarga durada també plantegen seriosos reptes als materials i estructures dels robots tous. Ha de ser capaç de suportar altes radiacions i diferències de temperatura extremes, i tenir la capacitat d'autoreparar-se en cas de fallada.
Reduir la massa i millorar la resistència estructural és un altre repte que cal superar en aquest camp. Per operar en entorns de microgravetat extrema, els robots tous han de ser prims i lleugers, però una estructura massa feble és difícil d'impulsar el moviment i les tasques de mostreig, per la qual cosa ha de garantir la força i la rigidesa necessàries per realitzar la tasca sense afegir massa massa.
05 El futur es pot esperar
Malgrat els reptes, el somni d'un aterratge suau continua impulsant el progrés i la innovació en aquest camp. L'equip de la Universitat de Colorado, que ha rebut una subvenció de recerca de la NASA des del 2017, està explorant actualment si part de la seva tecnologia de robòtica suau podria servir per al manteniment de satèl·lits en òrbita i la neteja de les escombraries espacials.
Caldrà veure si els robots tous seran capaços de ser pioners en l'exploració d'asteroides per als humans.