Ingenieros de la NASA han comenzado a probar prototipos de un concepto de misión espacial futurista: un enjambre de robots submarinos que podrían buscar señales de vida en mundos oceánicos.
Cuando la nave Europa Clipper de la NASA llegue a su destino en 2030, la nave espacial se preparará para apuntar una serie de poderosos instrumentos científicos hacia la luna Europa de Júpiter durante 49 sobrevuelos, en busca de señales de que el océano debajo de la corteza helada de la luna podría albergar vida. Si bien la nave espacial, que se lanzó el 14 de octubre, lleva el hardware científico más avanzado que la NASA haya enviado jamás al sistema solar exterior, los equipos ya están desarrollando la próxima generación de conceptos robóticos que podrían sumergirse en las profundidades acuáticas de Europa y otros mundos oceánicos, llevando la ciencia aún más lejos.
Aquí es donde entra en juego un concepto de misión de exploración oceánica llamado SWIM. El proyecto, abreviatura de Sensing With Independent Micro-swimmers (Sensores con micronadadores independientes), prevé un enjambre de docenas de robots nadadores autopropulsados del tamaño de un teléfono móvil que, una vez que un criobot derretidor de hielo los lleve a un océano subterráneo, se alejarán a toda velocidad en busca de señales químicas y de temperatura que puedan indicar vida.
«La gente podría preguntarse por qué la NASA está desarrollando un robot submarino para la exploración espacial. Es porque hay lugares en el sistema solar a los que queremos ir para buscar vida, y creemos que la vida necesita agua. Por eso necesitamos robots que puedan explorar esos entornos de forma autónoma, a cientos de millones de kilómetros de casa», dijo en un comunicado Ethan Schaler, investigador principal de SWIM en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA.
En desarrollo en el JPL, una serie de prototipos para el concepto SWIM desafiaron recientemente las aguas de una piscina de competición de 23 metros en instalaciones en Caltech para realizar pruebas. Los resultados fueron alentadores, según la NASA.
La última versión del equipo SWIM es un prototipo de plástico impreso en 3D que se basa en motores y componentes electrónicos de bajo costo fabricados comercialmente. Impulsado por dos hélices, con cuatro aletas para la dirección, el prototipo demostró maniobras controladas, la capacidad de mantenerse en el rumbo y corregirlo, y un patrón de exploración de ida y vuelta como el de una «cortadora de césped». Todo esto lo logró de manera autónoma, sin la intervención directa del equipo. El robot incluso deletreó «J-P-L».
Por si acaso el robot necesitaba ser rescatado, lo sujetaron a un sedal y un ingeniero que llevaba una caña de pescar trotó junto a la piscina durante cada prueba. Cerca de allí, un colega revisó las acciones del robot y los datos de los sensores en una computadora portátil. El equipo completó más de 20 rondas de pruebas de varios prototipos en la piscina y en un par de tanques en el JPL.
El prototipo en forma de cuña utilizado en la mayoría de las pruebas en piscina tenía aproximadamente 42 centímetros de largo y pesaba 2,3 kilogramos. Tal como fueron concebidos para los vuelos espaciales, los robots tendrían dimensiones aproximadamente tres veces más pequeñas, diminutos en comparación con los vehículos científicos submarinos autónomos y operados a distancia existentes. Los nadadores del tamaño de la palma de la mano presentarían piezas miniaturizadas diseñadas específicamente para ese fin y emplearían un novedoso sistema de comunicación acústica submarina inalámbrica para transmitir datos y triangular sus posiciones.
Las versiones digitales de estos pequeños robots tuvieron su propia prueba, no en una piscina sino en una simulación por computadora. En un entorno con la misma presión y gravedad que probablemente encontrarían en Europa, un enjambre virtual de robots de 12 centímetros de largo buscó repetidamente posibles señales de vida. Las simulaciones por computadora ayudaron a determinar los límites de las capacidades de los robots para recopilar datos científicos en un entorno desconocido y condujeron al desarrollo de algoritmos que permitirían al enjambre explorar de manera más eficiente.
Las simulaciones también ayudaron al equipo a comprender mejor cómo maximizar el rendimiento científico teniendo en cuenta las compensaciones entre la duración de la batería (hasta dos horas), el volumen de agua que los nadadores podían explorar (alrededor de 86.000 metros cúbicos) y la cantidad de robots en un solo enjambre (una docena, enviados en cuatro o cinco oleadas).
Además, un equipo de colaboradores de Georgia Tech en Atlanta fabricó y probó un sensor de composición del océano que permitiría a cada robot medir simultáneamente la temperatura, la presión, la acidez o alcalinidad, la conductividad y la composición química. Con apenas unos pocos milímetros cuadrados, el chip es el primero que combina todos esos sensores en un pequeño paquete.
Por supuesto, un concepto tan avanzado requeriría varios años más de trabajo, entre otras cosas, para estar listo para una posible misión futura de vuelo a una luna helada.
