Gökbilimciler, uyduları Europa ve Enceladus'un buzlu dış kabuklarının altında sıvı su okyanusları barındırdığına inanıyor. Bu 'okyanus dünyaları' potansiyel olarak yaşam barındırabilir ve bu olasılığı araştırmak, uzay keşfinin en heyecan verici hedeflerinden biri. NASA'nın 2030 civarında Europa'ya ulaşması beklenen Europa Clipper görevi, uydunun yaşanabilirlik potansiyeline dair ipuçları toplarsa, buzun altındaki yaşamı doğrulamak için robotik iniş araçları tek yol olabilir.
Bu tür iniş görevlerini mümkün kılmak için NASA'nın Jet İtki Laboratuvarı (JPL) ekibi, yaşam arayışını yönetebilecek bir robot üzerinde çalışıyor. Bu gelişmiş robot, geçtiğimiz yıl Alaska'daki Matanuska Buzulu'nda test edildi.
Bilinmeyene Yolculuk Hazırlığı
Europa'nın yüzey koşulları hakkında kesin olarak bildiğimiz şeyler çok az ve bunların çoğu iniş görevleri için pek de umut verici değil. Birincisi, Europa çok sert radyasyona maruz kalıyor, bu da elektronikler için büyük bir sorun. Potansiyel bir robotik iniş aracının Dünya ile iletişim kurabileceği 'görünürlük penceresi', uydunun 85 saat süren gece-gündüz döngüsünün yarısından az sürüyor. Bu, görevin yarısından fazlasında robotun, sorunlarla başa çıkmak için insan destekli ekipler olmadan kendi kendine yetmesi gerektiği anlamına geliyor. İniş aracının ayrıca şarj edilemeyen bataryalarla çalışması gerekecek, çünkü Güneş'e olan muazzam mesafe, güneş panellerini kullanılamaz derecede büyük hale getirir.
Zorluklar bununla da bitmiyor. Mars'ın aksine, Europa çevresinde iletişim altyapısı sağlayacak kalıcı yörünge araçlarımız yok ve yüzeyin yüksek çözünürlüklü görüntüleri mevcut değil, bu da inişi özellikle zorlaştırıyor. Yüzeyin santimetre-metre ölçeğinde neye benzediğini bilmiyoruz. Europa Clipper görüntülerinin bile en yüksek çözünürlüğü, yalnızca belirli bölgelerde yarım metreye ulaşabilecek.
Europa'nın ısı yalıtımı sağlamayan aşırı ince bir atmosferi olduğundan, buz kabuğunun üzerindeki sıcaklıkların gündüz en yüksek eksi 160°C ile gece eksi 220°C arasında değiştiği tahmin ediliyor. Bu da iniş aracının örnekleyeceği buzun muhtemelen beton kadar sert olduğu anlamına geliyor. JPL'deki bilim insanları, robotlarını inşa ederken tüm bu sorunlarla başa çıkabilecek bir tasarım bulmak zorundaydılar.
Bu robotik sistem üzerindeki çalışmalar on yıldan fazla bir süre önce başladı.
Otonomi ve Buz Sondajı
Geliştirilen robot, kaya sertliğindeki buzdan gevşek, yumuşak kara kadar çeşitli yüzey türlerinde dengesini sağlamasını sağlayan bacaklara sahip. Ortamda yönünü bulmak için aydınlatma için bir LED ışık kaynağına bağlı stereoskopik bir kamera ve bilgisayarlı görü algoritmaları kullanıyor. Bu sistem, Mars'taki Perseverance keşif aracının kullandığına benzer bir yapıya sahip.
Ekip, yedi serbestlik derecesine sahip tamamen yeni bir robot kolu geliştirdi. Eklemelerinin çoğuna takılan kuvvet tork sensörleri, bir sinir sistemi gibi davranarak, robotun kritik bileşenlerin aşırı yüklere maruz kaldığında bilgilendirilmesini ve kolun veya sondaj aletinin zarar görmesini önlemesini sağlıyor. Yüzeye bastırdıkça, sondaj ve örnekleme yaparken kuvvetleri ölçebiliyor ve buna göre tepki verebiliyor.
Robotun örnekleri 20 santimetre derinliğe kadar buzdan çıkarmak için kullandığı 'ICEPICK' adı verilen bir sondaj ve örnekleme aracı da son dokunuşu oluşturuyor.
İniş aracının uzun süreler boyunca insan gözetimi olmadan çalışması gerekeceği için, ekip robota iki farklı seviyede çalışan geniş bir yelpazede otonom sistemler ekledi. Yüksek seviye otonomi, sınırlı bir enerji bütçesi dahilinde görevleri planlamak ve önceliklendirmekten sorumlu. Robot, bir örnekleme alanına sondaj yapabilir, yerleşik enstrümanlarla örnekleri analiz edebilir ve aynı noktada sondaj yapmaya devam etmenin mi, yoksa farklı bir örnekleme alanı seçmenin mi mantıklı olduğuna karar verebilir. Yüksek seviye sistem ayrıca, Dünya'ya geri gönderilecek en önemli sonuçları seçme görevine de sahip.
Düşük seviye otonomi, tüm bu yüksek seviye görevleri, sondaj aletini nasıl çalıştıracağı ve kolu en güvenli ve en enerji verimli şekilde nasıl hareket ettireceği konusunda adım adım kararlara ayırıyor.
Robot ilk olarak simülasyon yazılımında, ardından JPL tesislerinde kapalı alanda ve son olarak da Alaska'daki Matanuska Buzulu'nda test edildi. Buzula, iniş aracının vekili olarak hareket eden bir helikopterden indirildi. En kolaydan en zora doğru derecelendirilen üç farklı yerde test edildi. Tüm temel faaliyetlerin yanı sıra tüm ek görevleri de tamamladı. İkincisi, en zorlu alanda, sekiz ila on iki derecelik bir eğimde garip bir şekilde konumlanmışken buzda 27 santimetre derinliğe kadar sondaj yapmak gibi bir görevi içeriyordu. Robot tüm testleri başarıyla geçti.
Ve ardından rafa kaldırıldı.
Okyanus Dünyaları Arasında Geçiş
JPL ekibi, Europa iniş robotlarını 2022 yazında Alaska saha test kampanyasından geçirdi. Ancak gezegen bilimi için yeni strateji 2023'te yayımlandığında, Europa iniş aracının seçilen görevler arasında yer almadığı ortaya çıktı. Komite, ana neden olarak Jüpiter sistemindeki sert radyasyonun, bir iniş aracı için biyolojik izleri tespit etmeyi zorlaştıracağına inanıyordu.
Ancak Enceladus iniş aracı, sağlam bir şekilde masada kaldı. Bilim insanlarına göre, Europa için radyasyon zorlukları gerçekten de çok daha büyük.
Hedefteki okyanus dünyasını değiştirmenin bir başka argümanı da, Enceladus'ta zaten tuzlar ve karbon-azot içeren moleküller barındıran su püskürmelerinin gözlemlenmiş olması. Bu, bir geçiş göreviyle bile biyolojik izlerin tespit edilme olasılığının olduğu anlamına geliyor. Strateji belgesine göre Enceladus'un yüzeyi, biyojenik kanıtları uzun süre koruyabilir ve bir iniş görevi için daha uygun görünüyor. Neyse ki, Europa'da otonom örnekleme yapma konusunda edinilen derslerin çoğunun, daha az zararlı radyasyon ortamı avantajıyla Enceladus'a aktarılabileceğine inanılıyor.
Ancak Europa'ya iniş hayali tamamen ölmedi. Bilim insanları, bir denizaltıyla Europa'nın okyanusuna ve daha da derine, deniz tabanına inmeyi çok istiyorlar. Ama teknolojik olarak bu oldukça büyük bir sıçrama ve bu görevleri mümkün kılmak için çözülmesi gereken teknolojik mucizelerin sayısı ile hayal görevlerinizi her zaman dengelemek zorundasınız.
