Tunele na Księżycu i Marsie. Czy powstaną tam pierwsze bazy?

Naturalna osłona przed kosmicznym promieniowaniem

Lawowe tunele powstają, gdy powierzchnia płynącej lawy stygnie i twardnieje, a gorąca magma w środku dalej płynie, zostawiając po sobie puste, wydrążone kanały. Tunele na Księżycu i Marsie mogą mieć dziesiątki kilometrów długości i nawet setki metrów średnicy. Co najważniejsze jednak, ich sklepienia i skały zapewniają naturalną osłonę przed kosmicznym promieniowaniem, mikrometeoroidami i ekstremalnymi temperaturami na powierzchni.

Dlatego coraz częściej wymienia się je jako kandydatów na lokalizacje przyszłych „podziemnych” baz na Księżycu i Marsie. Dla astrobiologów kusząca jest też możliwość zachowania w takich jaskiniach śladów dawnej aktywności wody lub nawet nisz, w których mogło kiedyś istnieć życie mikrobiologiczne.

Trzy roboty, które mają przecierać szlak

Europejski zespół badaczy, koordynowany przez Niemieckie Centrum Badań nad Sztuczną Inteligencją (DFKI), opracował koncepcję misji wykorzystującej trzy współpracujące autonomicznie roboty. Każdy z robotów ma inną konstrukcję i zadania:

SherpaTT – duży, wytrzymały robot, który pełni rolę mobilnej platformy bazowej, stanowi punkt kotwiczenia liny i zapewnia zasilanie oraz łączność.
Coyote III – mały, zwinny łazik, który jest opuszczany na linie do wnętrza jaskini i samodzielnie bada jej korytarze, tworząc mapy 3D.
LUVMI X – średniej wielkości łazik, który podjeżdża do otworu wejściowego i wrzuca do środka urządzenia, zbierające pierwsze dane.

Badacze podkreślają, że to właśnie współpraca tych różnych maszyn ma być przełomem, który umożliwi bezpieczne wejście do lawowego tunelu oraz szczegółowe rozpoznanie jego wnętrza.

Jak krok po kroku zbadać nieznane wnętrze planety

Koncepcja misji została rozpisana na cztery fazy, które krok po kroku prowadzą do szczegółowego zbadania wnętrza tunelu.

Faza 1 – Na początku dwa łaziki na powierzchni – SherpaTT i LUVMI X – badają teren wokół otworu wejściowego. Na podstawie ich pomiarów powstaje mapa 3D otoczenia. Umożliwia ona m.in. wybranie bezpiecznego miejsca do zakotwiczenia liny i ulokowania sprzętu.

Faza 2 – Następnie LUVMI X wystrzeliwuje do wnętrza otworu niewielki moduł z czujnikami. Urządzenie mierzy m.in. geometrię wejścia i parametry środowiskowe, dostarczając szczegółowego modelu 3D górnej części jaskini.

Faza 3 – Na bazie tych danych SherpaTT ustawia się w optymalnym miejscu, rozkłada system linowy i powoli opuszcza Coyote III przez otwór do wnętrza tunelu. Coyote III zjeżdża po linie, a po bezpiecznym lądowaniu rozłącza się zarówno z liną, jak i z mechanizmem dokującym.

Faza 4 – Ostatnia faza to właściwa eksploracja tunelu. Coyote III porusza się autonomicznie po nieznanym terenie, omija przeszkody i stopniowo tworzy mapę 3D korytarza. Dane trafiają na powierzchnię, gdzie mogą posłużyć do zaplanowania kolejnych kroków – od rozmieszczenia instrumentów naukowych po projekt przyszłej bazy.

Księżycowe warunki na Lanzarote

Aby sprawdzić, czy koncepcja sprawdzi się w praktyce, zespół przeprowadził kilkutygodniowe testy w jaskiniach wulkanicznych na Lanzarote, na Wyspach Kanaryjskich. Geologia i struktura tuneli na wyspie dobrze odwzorowuje warunki, z jakimi można spotkać się na Księżycu. Stąd wyspa od lat służy jako poligon dla misji ESA.

Testy trwały 3 tygodnie i obejmowały pełne symulacje misji. Roboty działały autonomicznie: SherpaTT i LUVMI-X zmapowały wejście, a Coyote III zszedł 235 metrów w głąb, zbierając dane. Zespół musiał poradzić sobie z realnymi problemami, takimi jak zmienne warunki pogodowe, skały o ostrych krawędziach czy ograniczona łączność radiowa. Ostatecznie testy potwierdziły, że system działa zgodnie z założeniami i jest w stanie kompleksowo przeprowadzić wszystkie etapy misji.

Bezpieczne schronienie zanim pojawią się ludzie

Udane testy systemu w realnym środowisku otwierają drogę do jego adaptacji dla przyszłych misji księżycowych i marsjańskich. Autonomiczne, współpracujące roboty mogą w pierwszej kolejności „przecierać szlak”. Roboty wybiorą najbardziej obiecujące tunele, ocenią stabilność stropu, zmierzą promieniowanie, temperaturę i sprawdzą potencjalne zasoby, takie jak lód wodny.

W przypadku długotrwałej obecności ludzi na Księżycu czy Marsie oznacza to przede wszystkim obniżenie ryzyka dla załóg, które schodzą do jaskiń dopiero po tym, jak roboty potwierdzą, że miejsce jest bezpieczne. Wcześniej jednak – na podstawie szczegółowych danych geologicznych i środowiskowych zebranych przez roboty – będzie można wybrać najlepszą lokalizację bazy.

Nie bez znaczenia jest też fakt, że dane zebrane przez roboty pomogą lepiej zrozumieć historię wulkanizmu i procesów geologicznych na innych światach.

Przeczytaj również: Dlaczego ludzkość wraca na Księżyc?