Spring. Dat is misschien wel de beste manier om de maan van Saturnus te verkennen.
NASA kijkt naar een eenbenige robot om de ijzige geisers van Enceladus te onderzoeken. We hebben het niet over langzaam door het stof rollen. Wij bedoelen springen. Bemonstering van de verborgen oceaanpluimen die mogelijk leven herbergen.
Het concept heet LEAP – Legged Exploration Across the Plain.
Stel je iets voor ter grootte van een broodrooster. Ongeveer een voet lang. Twee kilo zwaar. Geen roversporen. Het maakt gebruik van een door een veer aangedreven poot en draaiende “reactiewielen” in het chassis om te balanceren en te lanceren. Het kantelt zichzelf. Het springt.
Gefinancierd door het Innovative Advanced Concepts -programma van NASA. Het is gebouwd op een echt prototype genaamd SALTO.
Het lijkt op een pogostick. Of misschien die Pixar-lamp die buigt en boert. De wetenschap? Geïnspireerd door eekhoorns. Ja, echte eekhoorns. Onderzoekers keken hoe ze parkourden met hogesnelheidscamera’s. Publiceerde de gegevens vorig jaar in Science Robotics. Schattig? Zeker. Functioneel? Nog beter.
Het probleem met het rijden daarheen
Enceladus is de heetste plek in de jacht op buitenaards leven. Onder die ijskorst bevindt zich een mondiale oceaan. Op de zuidpool spuiten breuken, “tijgerstrepen” genoemd, water de ruimte in.
Dit levert wetenschappers een gouden ticket op.
We kunnen de oceaan bemonsteren zonder door kilometers bevroren hel te boren. We wachten gewoon tot het opspuit.
Maar dichtbij komen is rommelig.
De grond rond die jets is gebroken. Steile bergkammen. Poederachtige ijsvelden. Robuuste rommel. Een traditionele rover zou het moeilijk hebben. Misschien vastlopen. Misschien omrollen.
Hoe zit het met vliegen?
Ook niet echt een optie. Enceladus heeft geen atmosfeer. Raketten zijn te rommelig; ze lopen het risico de monsters die we proberen te analyseren te besmetten. Justin Yim van de Universiteit van Illinois zegt het duidelijk op een symposium: springen is hier uniek veelbelovend.
De fysica van de hop
De zwaartekracht op Enceladus is zwak. Zoals, nauwelijks zwak. Eén tachtigste van wat we op aarde voelen.
Met een klein duwtje kom je al een heel eind.
Schattingen gaan uit van een enkele LEAP-sprong op ongeveer 170 meter hoogte. Dat zijn bijna twee voetbalvelden. Het zal 90 meter de zwarte lucht in stijgen.
En omdat de zwaartekracht zo laag is? De sprong voelt langzaam aan.
Ongeveer een minuut lang.
Deze zendtijd is het punt. De robot zweeft dwars door de pluim. Seconden in de ijskoude spray terwijl instrumenten zoeken naar compositie en gegevens.
Meer benen?
Nee. Eén is ideaal. Concentreert de kracht. Vereenvoudigt het ontwerp. Wielen kunnen prima overweg met het zit- en stagedeelte. Het been zorgt voor de verticaliteit. Twee wielen plus één poot zijn gelijk aan drie contactpunten. Stabiel genoeg om te resetten. Onstabiel genoeg om raar te zijn.
De koude, harde waarheid
LEAP landt waarschijnlijk vanuit een Orbilander. Een groot ruimtevaartuig dat in een baan om de aarde draait, landt vervolgens. De kleine trechter wordt ingezet en stuitert tussen de ventilatieopeningen.
Maar hier zit het probleem.
Enceladus is min 330 graden Fahrenheit.
Onze uitrusting gaat kapot bij zulke temperaturen. We hebben geen laboratoriumomstandigheden die exact overeenkomen met het ijs van Enceladus. De deeltjes zijn verschillend. De kou is extreem.
Het grootste deel van deze missie moet nu in simulatie plaatsvinden. Ingenieurs moeten bewijzen dat de voet op raar ijs werkt voordat ze het ding echt kunnen bouwen.
Of deze pogo-stick robot ooit de tijgerstrepen bereikt? Nog steeds in de lucht.
Misschien moeten we eerst leren springen.
