Mae'r gwregys asteroid yn llawn cyfleoedd ac anhysbys, yn gyfoethog o ran adnoddau a dirgelion gwyddonol.
Sut mae glanio a symud o gwmpas yn ddiogel ar y cyrff bach hyn? Mae hwn yn gwestiwn y mae llawer o beirianwyr wedi'i ystyried. Pan fydd robotiaid caledwedd confensiynol yn glanio ar wyneb asteroid bregus, mae risg uchel y byddant yn dinistrio strwythur yr arwyneb, gan ei gwneud hi'n amhosibl cael samplau dilys neu gynnal darganfyddiad parhaus.
Gallai math newydd o "robot meddal" fod yn ddatblygiad arloesol ar gyfer teithiau asteroid.
01 Mae asteroid bregus yn wynebu problem glanio caled
Mae glanio llong ofod robotig yn ddiogel ar y lleuad neu'r blaned eisoes yn anodd iawn. Mae glanio ar asteroid hyd yn oed yn fwy anodd.
Yn wahanol i blanedau anferth. Mae disgyrchiant wyneb asteroidau yn hynod o wan, efallai hyd yn oed ychydig filiynau o'r Ddaear. Mae amgylchedd microgravity yn dod â heriau mawr i lanio a gweithgareddau llongau gofod. Mae'r dull "glanio caled" traddodiadol sy'n dibynnu ar thrusters yn anodd cyflawni rheolaeth gywir, ac mae'n hawdd dinistrio strwythur wyneb rhydd yr asteroid, a fydd yn effeithio'n ddifrifol ar astudiaeth cyfansoddiad a hanes esblygiad yr asteroid.
Cymerodd cenhadaeth OSIRIS-REx NASA agwedd geidwadol iawn at asteroid Bennu. “Doedden ni ddim eisiau delio ag ansicrwydd cyswllt gwirioneddol â’r wyneb yn hirach nag sydd angen,” meddai Moreau. Felly fe wnaethon nhw ddyfeisio cynllun i ysbïo ar yr asteroid mewn 16 eiliad gyda braich samplu hir.
Gyda thechnoleg gyfredol, rydym yn dal i fod yn bell o asteroid wir "glanio."
02 Glaniad Araf: Gweledigaeth robot meddal
O ystyried nodweddion yr amgylchedd microgravity, mae tîm yr Athro Jay McMahon ym Mhrifysgol Colorado wedi cyflwyno syniad beiddgar: datblygu "robotiaid meddal" - AoES, i gyflawni glaniad meddal o asteroidau. Mae'r robot hwn yn gwneud defnydd llawn o rymoedd gwan fel arsugniad electromagnetig ac adlyniad electrostatig ar gyfer gweithgareddau glanio ac arwyneb, nid oes angen iddo ddibynnu ar yrwyr ac angori mecanyddol, a gall gyflawni "gwrthdrawiad sero" glanio lleddfol.
Mae'r robot meddal wedi'i ddylunio ar ffurf petalau lluosog, yn debyg i lilïau dŵr. Mae'r petalau wedi'u gwneud o ddeunydd elastig a all gwmpasu ardaloedd mawr o arwynebedd yr asteroid heb niweidio topograffeg yr wyneb, a gallant hefyd gylchdroi ac ymestyn, gan ddefnyddio cyflymder orbitol a phwysau ymbelydredd solar i addasu eu orbit ac arafu.
Gall robotiaid meddal ddefnyddio dosbarthiad tâl arwyneb asteroidau ar gyfer arsugniad electromagnetig. Mae wyneb yr asteroid wedi'i lenwi â gronynnau llwch amrywiol, sy'n creu dosraniadau tâl cymhleth a meysydd trydan, yn union fel y mae geckos yn defnyddio rhyngweithiadau moleciwlaidd i'w cysylltu â'r wal, gall robotiaid meddal hefyd atodi i wyneb yr asteroid trwy reoli'r cwmwl tâl o rhai petalau.
Ffordd arall o atodi yw defnyddio grym electrostatig. Er bod y grym electrostatig ar wyneb yr asteroid yn wan, gall y robot meddal gronni digon o adlyniad electrostatig trwy'r arwynebedd arwyneb enfawr. Mae addasu gwefr rhai petalau yn caniatáu i'r robot meddal symud. Nid oes angen gyrru tanwydd ar y dull hwn o symud ac nid yw'n achosi halogiad eilaidd i'r asteroid.
03 Monitro hirdymor a defnyddio adnoddau
Os yw'r glanio meddal yn llwyddiannus, bydd robotiaid meddal yn gallu gweithredu ar wyneb yr asteroid am amser hir i gynnal amrywiaeth o archwilio gwyddonol. Gellir ei ddotio â synwyryddion ar yr wyneb i fonitro meysydd magnetig, llif gwres, dosbarthiad tâl a gwybodaeth arall i ddatgelu mecanwaith ffurfio a hanes esblygiad yr asteroid. Yn y tymor hir, mae hyn yn arwyddocaol iawn ar gyfer datblygu a defnyddio adnoddau asteroid
04 Anawsterau technegol: mordwyo, pŵer a rheolaeth
Mae'r cysyniad o ddefnyddio robotiaid meddal i lanio ar asteroidau yn ddeniadol iawn, ond mae hefyd yn wynebu llawer o heriau technegol, y materion mwyaf hanfodol yw llywio a rheoli.
Er mwyn cyflawni glanio cywir a llywio wyneb yn yr amgylchedd asteroid cymhleth ac anhysbys, mae angen i robotiaid meddal gael galluoedd osgoi rhwystrau a chynllunio ymreolaethol. O'i gymharu â chorff anhyblyg, mae dynameg a system reoli robot meddal yn fwy cymhleth. Bydd pob dadffurfiad o fraich petal yn newid y dosbarthiad màs cyffredinol a pharamedrau deinamig. Rhaid i'r algorithm rheoli fod yn effeithlon ac yn gywir, a rhaid iddo allu addasu'n ddigonol i amgylchedd anhysbys.
Mae hediad gofod hir dymor hefyd yn peri heriau difrifol i ddeunyddiau a strwythurau robotiaid meddal. Rhaid iddo allu gwrthsefyll ymbelydredd uchel a gwahaniaethau tymheredd eithafol, a meddu ar y gallu i hunan-atgyweirio os bydd methiant.
Mae lleihau màs a gwella cryfder strwythurol yn her arall y mae angen ei thorri yn y maes hwn. Er mwyn gweithredu mewn amgylcheddau microgravity eithafol, rhaid i robotiaid meddal fod yn denau ac yn ysgafn, ond mae strwythur rhy wan yn anodd i bweru tasgau symud a samplu, felly rhaid iddo sicrhau'r cryfder a'r anhyblygedd sydd eu hangen i gyflawni'r dasg heb ychwanegu gormod o fàs.
05 Gellir disgwyl y dyfodol
Er gwaethaf yr heriau, mae'r freuddwyd o lanio meddal yn parhau i ysgogi cynnydd ac arloesedd yn y maes hwn. Mae tîm Prifysgol Colorado, sydd wedi derbyn grant ymchwil NASA ers 2017, ar hyn o bryd yn archwilio a allai rhywfaint o'i dechnoleg roboteg feddal wasanaethu cynnal a chadw lloerennau mewn orbit a glanhau sothach gofod.
Mae'n dal i gael ei weld a fydd robotiaid meddal yn gallu arloesi archwilio asteroidau i bobl.