Óraműves rover a Vénuszra?
(Rovat: Távoli világok kutatói - 2017.10.09 07:15.)

Ahol az elektronika a forróság miatt csődöt mond, ott érdemes egy hagyományos, mechanikus szerkezettel próbálkozni.

A mechanikus óraszerkezetek és az I. világháborús tankok ötvözeteként álmodtak meg a Sugárhajtás Laboratóriuma (NASA JPL) szakemberei egy olyan szerkezetet, amelyik a Vénusz pokoli körülményei között is működőképes marad. A szélsőséges környezetben is önjáró eszköz (AREE, Automaton Rover for Extreme Environments) fejlesztését a NASA az újszerű ötletek koncepciója (Innovative Advanced Concepts) program keretében finanszírozza. A Vénuszon szélsőséges környezetben igazán nincs hiány, hiszen a mindent összeroppantó nyomás mellett a felszíni hőmérséklet 462 °C, vagyis még az ólom is megolvad a bolygón. A hagyományos megoldások intenzív hűtésen alapulnak, amit megnehezít, hogy a sűrű felhőzet miatt a Vénuszon csekély (bár a korábban vártnál több) a felszínre lejutó napfény.

Az AREE ötletét 2015-ben vetette fel Jonathan Sauder, a JPL egyik mechatronikai mérnöke. Saudert azok a mechanikus számítógépek ihlették meg, amelyek nem elektronikusan, hanem emelőkkel és fogaskerekekkel működnek. Az efféle szerkezetek közül a leghíresebb a XIX. században élt Charles Babbage differenciálgépe, amelyet bonyolult függvények értékének hatványsorok segítségével történő kiszámítására tervezett. A legrégebbi ismert, hasonló célú eszköz az antiküthérai szerkezet, egy ókori számológép, amely naprendszerbeli objektumok pozíciójának megállapítására, fogyatkozások előrejelzésére volt alkalmas. A mechanikus számológépek évszázadokon át különféle, óraszerkezettel működő eszközökben, műalkotásokban is alkalmazásra találtak.

Babbage differenciálgépének részlete. (Kép: Andrew Dunn / Wikipedia)

Sauder szerint ez az analóg technológia működőképes maradhat ott is, ahol az elektronika csődöt mond. Ilyen környezet a Vénusz, ahol az elektronikát nemcsak a forróság, hanem az erősen korrozív, kénsavat tartalmazó légkör is veszélyezteti. Elgondolása szerint a Vénuszon a mechanikus rover akár egy évig is működőképes maradhat. Az eszköz számára a (mechanikai) energiát a nyitott struktúra belsejében elhelyezett, függőleges tengelyű szélturbinák, úgynevezett Savonius-kerekek biztosítanák. Problémát okoz, hogy a Vénusz felszínén az átlagos szélsebesség csak 0,3–1,3 m/s, bár a sűrű légkör valamit javít a helyzeten.

Két fantáziarajz a tankszerű kivitelben elképzelt AREE-ről a vénuszi környezetben. (1. kép és 2. kép: NASA / JPL-Caltech)

A Vénuszon eddig egyetlen ember alkotta eszköz sem maradt néhány óránál tovább működőképes. A bolygó felszínén az utolsó látogatók a szovjet Venyera és Vega szondák leszállóegységei voltak az 1970-es és 1980-as években. Azóta az űrszondák csak tisztes távolságból, bolygó körüli pályáról vizsgálták a pokoli világot.

Közelkép a Vénusz felszínéről, a szovjet Venyera–13 felvétele 1982. március 1-jén készült. (Kép: NASA History Office / Roszkoszmosz)

Hogy ellenálljon az ellenséges környezetnek, az AREE tervezői számos innovatív megoldást vettek fontolóra. Eszközük mozgatásához az összefoglalóan „strandbeests” néven emlegetett, önjáró mechanikus műalkotásokat (Theo Jansen holland művész alkotásait) vették alapul. Pókszerű eszközt képzeltek el, amelyik a szél energiáját hasznosítva lépdel. Arra is gondoltak, hogy a göröngyös felszínen az eszköz instabil lehet, ezért a póklábak alternatívájaként az I. világháborús tankok akadályokon átgördülő megoldását is tanulmányozták.

A póklábakon mozgó AREE változat, tetején a szélturbinával (Forrás: YouTube, Jonathan Sauder)

További problémát jelent a kommunikáció, amire szintén egy régi technikát elevenítettek fel: a Morse-jeleket. A roveren a radarjeleket minden irányban jól visszaverő tükröket helyeznének el, hogy a visszaverődő jeleket a bolygó körül keringő, a radarjeleket kibocsátó anyaszonda könnyen észlelni tudja. Ezután a tükör előtt olyan forgó ernyőt kell elhelyezni, amelyik a továbbítani kívánt Morse-jelek ütemében eltakarja a tükröt. A kommunikáció persze lassú és egyirányú, de legalább a mostoha körülmények közt is üzembiztos.

Az AREE vetületi rajza három nézetből, oldalt a méret érzékelése kedvéért egy űrhajós méretarányos képével. A felülnézeti rajzon láthatók a radartükrök és a takarásukkal Morse-jeleket létrehozó, forgó ernyők. (Kép: JPL-Caltech)

Bizonyos feladatok megoldására hibrid elektromos/mechanikus rendszereket is elképzelhetőnek tartanak a feltalálók, ezért az AREE külső részére napelemeket is elképzeltek, így fúrásra, talajminta elemzésére és az időjárás követésére is gondolnak, kamera elhelyezésére azonban nem.