رباتهایی برای یخ شکنی در یوروپا

یکی از تفریحات کشورهای سردسیر در زمستان های سردی که سطح رودخانه ها و دریاچه ها را لایه ای از یخ ضخیم می پوشاند، ماهیگیری از زیر یخ (Ice Fishing) است. ماهیگیران در حالیکه روی سطح یخ بسته رودخانه نشساته اند با کمک مته هایی دستی حفره هایی را در دل یخ ایجاد می کنند تا راهی به سوی آب های روان زیر یخ باز شود و سپس طعمه را به قلاب خود می زنند و از دل این حفره کوچک به شکار ماهی می پردازند. سنتی که بومیان سرزمین ها ی شمالی برای بقای خود مورد استفاده قرار می دادند امروز به تفریحی برای سپری کردن ایام زمستانی بدل شده و شاید به زودی تنها راه ما برای درک شگفتی ها و معماهای دنیاهای بیرونی منظومه شمسی باشد.

یوروپا، قمر بزرگ و اقیانوسی مشتری یکی از دنیاهای اقیانوسی نظومه شمسی است که در فراسوی کمربند سیارک ها و در اطراف سیاره غول منظومه جای گرفته اند. یوروپا و تعداد دیگری از این اقمار، در دل خود و زیر لایه ضخیمی از یخ میزبان اقیانوس های تاریک و ژرف هستند که به واسطه ساز و کارهخای متفاوتی – از جمله تاثیر نیروهای کشندی – آب در آن ها به شکل مایع باقی مانده است.

اگر روزی بتوانیم نشانه حیات را در منظومه شمسی و در جایی غیر از زمین و مریخ پیدا کنیم احتمال بالایی وجود دارد که آن جا یکی از این دنیاهای اقیانوسی باشد. به همین دلیل هم ماموریت به سوی یوروپا یکی از مهم ترین چالش ها و ماموریت های پیش روی ناسا به شمار می رود.

ناساس در حال حاضر پروژه مدارگرد مشتری به نام یوروپا کلیپر را در دستور کار قرار دارد. این مدار گرد قرار است در مداری به دور سیاره مشتری قرار گیرد و در چندین گذر نزدیک ازکنار یوروپا ضمن داده برداری از این قمر زمینه را برای ماموریت های بعدی آماده کند.

یکی از مأموریت‌های مهم بعدی کاوشگری خواهد بود که بر سطح این قمر فرود آید و بتواند در بخشی که ضخامت لایه یخ سطحی کمتر است به نمونه‌برداری و کاوش بپردازد. در شرایط ایده آل شاید امکان تراش دادن پوسته یخی یوروپا فراهم شود.

رباتی که بعد از ایجاد حفره‌ای در یخ‌های یوروپا به‌جای ماهیگیری شاید حس‌گرها و یا ربات‌های کوچک‌تری را به زیر لایه یخ بفرستد تا برای اولین بار انسان شاهد شگفتی‌های دنیای زیر یخی یوروپا باشد و کسی چه می‌داند؟ شاید بتواند نخستین نشانه‌های حیات غیرزمینی را پیدا کند.

اگرچه بودجه مأموریت کاوشگر سطح‌نشین یوروپا در طرح بودجه سال آینده ناسا که از سوی دولت دانلد ترامپ ارائه‌شده، حذف شده است؛ اما این دلیل بر این نیست که دانشمندان و مهندسان بی‌کار بنشینند. آن‌ها مدت‌ها است که در زمینه فرود و کاوش این دنیاها در حال بررسی هستند و ازجمله از سال 2015 به‌طور خاص درباره سیستم‌ها و سامانه‌های رباتیک حفاری یخ یوروپا و در مرحله بعد شاید انسلادوس و دیگر دنیاهای یخی اقیانوسی منظومه شمسی پژوهش می‌کنند.

یکی از چالش‌هایی که این‌چنین مأموریت حفاری در پیش دارد عمق یخی است که باید حفاری شود. لایه یخ یوروپا بین 10 تا 20 کیلومتر ضخامت دارد و دستگاه حفاری باید بتواند به‌نوعی انرژی خود را مدیریت کند که در طول مدتی که برای حفاری لازم دارد در شرایط سرمای محیط منجمد نشود و از آن مهم‌تر مواد خارج‌شده از محل حفاری بتواند به‌گونه‌ای ذخیره و گرم شود که دوباره یخ نزند و دستگاه حفاری را در لایه‌ای از یخ به دام نیندازد.

یکی از راه‌حل‌های پیشنهادی استفاده از یک مخزن محتوی پلوتونیوم رادیواکتیو است. در این طراحی مته دستگاه حفاری به‌آرامی حفره‌ای در یخ ایجاد می‌کند و قطعات یخ به درون بدنه دستگاه حفاری که کپسول محفظه رادیواکتیو را در خود دارد فرستاد می‌شود و در آنجا تحت تأثیر گرمای ناشی از این محفظه ذوب‌شده و به سمت بالای سطح پمپاژ می‌شود. استفاده از یک محفظه خلأ به این مهندسی کمک خواهد کرد و البته محفظه رادیواکتیو درون لایه‌های محافظ چندگانه‌ای خواهد بود که از تشعشع آن به محیط بیرونی جلوگیری کند تا مبادا حیات و اکوسیستم احتمالی محیط را دستخوش خطر کند. این روش برای اینکه از سترون بودن دستگاه حفاری اطمینان حاصل کند ابتدا خود سیستم حفاری را تا دمای 480 درجه سانتی‌گراد گرم و آن را گندزدایی خواهد کرد.

یکی دیگر از چالش‌هایی که مهندسان دارند استفاده از بازوی رباتیکی است که قرار است از بدنه سطح‌نشین خارج‌شده و به نمونه‌برداری بپردازد در مریخ این بازوها 2 تا 2 و نیم متر طول داشتم د اما برای یوروپا و فرصت کم‌نظیری که برای کاوش آن وجود دارد شاید آن‌ها نیاز داشته باشند بازوهایی به طول 10 متر استفاده کرده و از یک مکانیسم نمونه‌برداری راه دور برخوردار باشند که بتواند تا شعاع 50 متری نمونه‌هایی را جمع‌آوری کند.  

هردوی این مکانیسم‌ها (باز و سیستم جهنده نمونه‌برداری ) باید در هماهنگی با ساختار حفاری باشند.

اما این‌ها همه چالش‌های  پیش رو نیست اگر قرار باشد این سطح‌نشین به سطح‌نورد بدل شده و به گشت‌وگذار بر سطح این اقیانوس‌ها بپردازد باید سامانه حرکتی متفاوتی ازآنچه در مریخ مورداستفاده بوده است موردبررسی قرار گیرد.

راه پیش رو برای مطالعه و کاوش دنیاهای اقیانوسی منظومه شمسی راهی طولانی و پر چالش و البته گران‌قیمت خواهد بود اما ارزش یافته‌هایی که در آن‌سوی کمربند سیارک‌ها می‌یابیم فراتر از تصور امروزی ما است و به همین دلیل در شرایطی که در حال حاضر و بر اساس نقشه بودجه ناسا راهی برای تحقق این مأموریت وجود ندارند دانشمندان و مهندسان سعی در حل چالش‌های این مأموریت دارند تا زمانی که فرصت مهیا شد و خردمندی بیشتری  بر نحوه هزینه­های پیش روی بشر حاکم شد آن‌ها آماده برداشتن این گام غول‌آسا باشند.

—

پوریا ناظمی

 

 

No tags for this post.