Роботы плывут на Юпитер через Мексику и Полюс

Прежде, чем робот сможет опуститься на поверхность Европы, спутника Юпитера, и, проникнув под лёд, приступить к исследованию местного океана, такой автономной машине следует изрядно потренироваться «на кошках». В качестве таковых выступят самые необычные земные озёра. И произойдёт это очень скоро.

Нужно ли пояснять, что при том расстоянии, что разделяет систему Юпитера и Землю, да просто — при погружении машины глубоко под лёд — исследователю ледяной луны надо будет полагаться только на собственные силы? И в составлении карты нового мира, и в пространственной ориентации, и в выборе стратегии исследований, и в анализе проб на предмет признаков жизни.

Все эти задачи в той или иной степени решены создателями современных подводных роботов, однако усовершенствования, отладки и испытания займут ещё не один год. Собственно такие испытания сами по себе могут стать интереснейшими научными проектами.

На днях NASA одобрило концепцию нового глубоководного автономного робота ENDURANCE. Оно также уведомило профессора Питера Дорана (Peter Doran) из университета Иллинойса в Чикаго (University of Illinois at Chicago — UIC), что намерено профинансировать трёхлетний (всего он продлится с 2007 по 2010 годы) проект по изучению при помощи этой машины подлёдного озера Бонни (West Lake Bonney), расположенного в долине Макмёрдо (McMurdo) в Антарктике.

Тут нужно пояснить — профессор Доран будет отвечать за научные аспекты миссии. А вот разработка и постройка уникального робота, как и организация экспедиции, ляжет на плечи американской компании Stone Aerospace. Вся эта затея обойдётся космическому агентству США в $2,3 миллиона.

Stone Aerospace постоянным читателям «Мембраны» уже знакома. Именно она построила робота DEPTHX. Тот самый, что сейчас готовится к погружению в самый глубокий (и до сих пор не изученный) естественный колодец (в англоязычной литературе sinkhole, они же — cenote) в мире — Закатон (El Zacaton), что находится в центральной Мексике.

Об этом роботе и его миссии мы довольно подробно рассказывали. Добавим только, что глубина Закатона составляет, как минимум, 300 метров, а, возможно, и километр. Это, кстати, соответствует рабочей глубине погружения робота.

Его главная изюминка, однако, заключается не в прочном корпусе, не в камерах или манипуляторах, а в «мозгах», позволяющих машине действовать полностью самостоятельно при изучении подводного мира, в том числе — заполненных водой пещер.

Экспедиция на Закатон пройдёт с 15 по 24 мая нынешнего года. В её работе примут участие специалисты NASA, заинтересованные в DEPTHX, как в прообразе будущих планетарных роботов с искусственным интеллектом, также как учёные из университетов, принимавших участие в этом проекте, ну и, конечно, инженеры Stone Aerospace.

Кстати, буквально на днях они вернулись вместе со своей удивительной машиной с другого естественного колодца — Пилита (La Pilita), также находящегося в Мексике. Там команда Stone Aerospace проверила плавающего робота в боевых условиях, удостоверившись в правильной работе и всего «железа» и «софта».

Менеджер проекта Билл Стоун (Bill Stone) отметил: «DEPTHX продолжает поражать своей поведенческой надёжностью, так же, как тем — что мы встроили все эти способности в это животное». И коль скоро «животное» показывает себя смышлёным, его скоро ждёт самое захватывающее приключение, которое только может выпасть на долю автономного глубоководного робота — опуститься туда, где ещё не были ни человек, ни машина.

Тем временем, специалисты Stone Aerospace уже вовсю работают над наследником DEPTHX — ENDURANCE, с чего мы, собственно и начали наш рассказ.

Представим этого робота подробнее. ENDURANCE, это вовсе не «выносливость», или не просто «выносливость», а ещё и аббревиатура: «Environmentally Non-Disturbing Under-ice Robotic ANtarctiC Explorer», то есть — «Не тревожащий экологию, автоматизированный антарктический подлёдный исследователь».

Аппарат, внешне похожий на множество дистанционно-управляемых подводных машин, имеет длину 1,42 метра, ширину 1,07 метра и высоту 0,78 метра, весит же всего 80 килограммов. Эти параметры заметно меньше, чем у DEPTHX.

Машина, обладающая нейтральной плавучестью и несколькими винтами для перемещений в воде, также как и робот-предшественник, способна на автономную работу под водой и более того — подо льдом.

Там машина может самостоятельно определять свои координаты, используя в качестве точки отсчёта специальный передатчик, который учёные опустят на тросе в прорубь. Эта система (на роботе также будет установлен соответствующий приёмо-передатчик) способна передавать цифровые данные в две стороны — от робота и к нему. Также сигналы передатчика в проруби должны поспособствовать лёгкому возвращению машины к месту её погружения.

Однако, электроника ENDURANCE позволит ему вернуться к проруби даже при выходе из строя опорного передатчика (его вообще-то рассматривают лишь как страховку). Для чего подводная машина оснащена целым набором камер, оптических датчиков и допплеровских сонаров (направленных вверх, вниз и в стороны), гироскопов и «мозгами», позволяющими вычислять собственное движение и координаты относительно лунки, в которую погрузили робота.

Инженеры оценивают, что эта машина сможет определять своё положение с точностью 5 метров по горизонтали и 0,5 метра по вертикали на расстоянии до километра от отверстия во льду, не используя никаких внешних сигналов. Так что, по идее, потерять своего робота в подлёдном полумраке исследователи не должны. К тому же, здесь авторы предусмотрели и ещё один запасной вариант действий робота.

Если он решит, что окончательно потерялся, то поднимется к самому льду и включит передатчик, генерирующий мощное переменное магнитное поле, способное проникать через лёд и скалу толщиной до 1,2 километра (запас явно в расчёте на будущие миссии машины). Этот сигнал можно детектировать и пеленговать снаружи, с помощью переносной магнитной антенны, причём точность определения положения робота подо льдом озера составит плюс-минус 0,5 метра.

Любопытно, что учёные предусмотрели даже такую вещь, как компенсация работы глубиномера, зависящая от солёности воды. В таком озере, как Бонни, солёность воды может многократно отличаться в зависимости от глубины, а солёность влияет на плотность. А значит, на кривую зависимости гидростатического давления от глубины погружения аппарата. Эту ошибку робот скомпенсирует, учитывая показания собственного датчика содержания хлоридов и уровня проводимости воды.

Перед тем, как аппарат опустят в прорубь, он пройдёт обеззараживание и стерилизацию. Оказавшись в воде, ENDURANCE начнёт очень медленно опускаться вниз, чтобы исключить смешивание разных слоёв воды в озере. Также робот будет выпускать из брюха собственный кабель с набором датчиков, чтобы аккуратно брать пробы с большой глубины, не тревожа воду винтами.

И всё это робот будет выполнять без привязи, руководствуясь встроенной программой и неким пилотажным «искусственным интеллектом». 24 же эхолокатора машины помогут ей обходить подводные препятствия.

Научные приборы ENDURANCE включат флуоресцентный спектрометр; раман-спектрометры; датчики растворённого кислорода, температуры и окружающего освещения; химический анализатор, датчик оптических изображений, датчики для обнаружения органических молекул и другие.

ENDURANCE должен составить трёхмерную карту геохимии и биологии Бонни, также как и выполнить видеосъёмку подлёдного мира. Его батареи рассчитаны на 8 часов работы. При этом робот может выполнять по одному погружению в день.

Первая экспедиция на Бонни, в рамках этого проекта, намечена на 2008 год, вторая, на 2009-й.

Более миниатюрную версию ENDURANCE, в случае успеха миссии на озере Бонни, возможно, отправят под лёд знаменитого антарктического озера Восток. Напомним, его отделяет от атмосферы многокилометровая толща льда и гипотетическая жизнь в его водах может послужить хорошей моделью жизни подо льдами лун газовых гигантов.

До сих пор Восток не вскрывали, но, даже не доходя с пробуренной скважиной до нижнего конца ледового панциря, учёные уже нашли следы бактерий.

Дальнейшее развитие этой линейки роботов, по идее, должно привести к появлению той самой машины, которую США (или, как вариант, США совместно с Европой) отправит на Европу-спутник, которую недавно картографировали и на которой, потенциально, возможна жизнь. А когда-нибудь, вероятно, аналогичная техника может совершить посадку и на Энцеладе.

Первый же выход ENDURANCE в свет намечен на февраль следующего года — робота проверят на одном из покрытых льдом озёр в Висконсине, прежде чем отправят машину в Антарктиду, в ноябре того же 2008-го.