Niet alle rovers zijn ontworpen om rond te zwerven op het oppervlak van andere werelden zoals Mars. Een rover is in ieder geval aquatisch; een noodzakelijke ontwikkeling als we Enceladus, Europa en de andere waterige werelden van het zonnestelsel willen verkennen. Deze rover wordt de Buoyant Rover for Under-Ice Exploration of BRUIE genoemd.
Dit is geen zwemmend, onderzeeër voertuig. Het is een voertuig op wielen dat is ontworpen om ondersteboven op ijskappen te rijden. BRUIE is drijvend, waardoor het tegen het ijsplafond wordt gedrukt.
BRUIE bevindt zich momenteel in Antarctica, bij het Casey Research Station in Australië. De komende maand zullen operators het op de proef stellen en het uithoudingsvermogen testen in afwachting van een toekomstige missie naar een ijzige oceaanwereld, waarschijnlijk Europa. De tests zullen gericht zijn op interfacegebieden, waar de ijskap water ontmoet.
IJs-water-interfacegebieden zijn belangrijk omdat ze op werelden als Europa een zeer dynamische chemie kunnen hebben, deels omdat opgeloste onzuiverheden worden afgestoten door een voortschrijdend ijsfront. Op levende werelden zoals de aarde zijn er ook hogere concentraties van levensvormen in dit soort interfaces. Wetenschappers kunnen ook veel leren van de topografie van de onderkant van het ijs, inclusief hoe het ijs zich vormt. En het ijs kan dienen als een val voor gassen, hetzij door biologische of geologische processen.
"We hebben ontdekt dat het leven vaak leeft op interfaces, zowel de zeebodem als de ijs-waterinterface bovenaan."
Andy Klesh, BRUIE Lead Engineer.
Kevin Hand is de JPL-hoofdwetenschapper van het BRUIE-project. Hand en vele anderen in de wetenschappelijke gemeenschap denken dat de maanzeeën in ons zonnestelsel - Europa, Enceladus en anderen - waarschijnlijk de beste plek zijn om naar leven te zoeken. Dompelrobots zullen een rol moeten spelen bij het verkennen ervan.
'De ijsschelpen die deze verre oceanen bedekken, dienen als een raam in de oceanen beneden, en de chemie van het ijs kan het leven in die oceanen helpen voeden. Hier op aarde heeft het ijs dat onze poolzeeën bedekt een vergelijkbare rol, en ons team is vooral geïnteresseerd in wat er gebeurt waar het water het ijs ontmoet, 'zei Hand.
Maar het interfacegebied kan moeilijk te verkennen zijn. Dompelpompen zijn niet praktisch.
"We hebben ontdekt dat het leven vaak op interfaces leeft, zowel de zeebodem als de ijs-waterinterface bovenaan. De meeste onderzeeërs hebben een uitdagende tijd om dit gebied te onderzoeken, omdat zeestromingen ervoor kunnen zorgen dat ze crashen, of omdat ze teveel energie verspillen om hun positie te behouden ”, zegt hoofdingenieur Andy Klesh. “BRUIE gebruikt echter drijfvermogen om verankerd te blijven tegen het ijs en is ondoordringbaar voor de meeste stromingen. Bovendien kan het veilig worden uitgeschakeld en alleen worden ingeschakeld wanneer het een meting moet uitvoeren, zodat het maanden kan besteden aan het observeren van de omgeving onder ijs. ”
BRUIE is één meter lang (3 ft.) En uitgerust met twee wielen. Het rolt mee aan de onderkant van het ijs en heeft camera's, verlichting en communicatieapparatuur. Het kan ook enkele wetenschappelijke instrumenten bevatten, die later zullen worden bijgevoegd als de eerste tests goed verlopen. Tijdens eerdere tests in het noordpoolgebied bracht de rover enige tijd ongebonden door, communiceerde via het ijs naar een basisstation en uiteindelijk naar JPL. Maar tijdens de Antarctische tests wordt het vastgebonden.
Dan Berisford is een werktuigbouwkundig ingenieur die aan dit project werkt. In een persbericht zei Berisford: "BRUIE zal verschillende wetenschappelijke instrumenten meenemen om parameters met betrekking tot het leven te meten, zoals opgeloste zuurstof, zoutgehalte in water, druk en temperatuur", zei Berisford, die de wetenschappelijke instrumenten zal bevestigen als vroege tests goed verlopen. '
We weten niet hoe het leven op Europa of Enceladus eruit zal zien, als het er is. We weten ook niet per se hoe we de aanwezigheid ervan kunnen detecteren. Maar de zoektocht moet ergens beginnen. 'Als we daar eenmaal zijn,' voegde Berisford eraan toe, 'weten we alleen echt hoe we leven kunnen detecteren dat vergelijkbaar is met dat op aarde. Het is dus mogelijk dat heel verschillende microben moeilijk te herkennen zijn. "
Wetenschappers hebben andere concepten ontwikkeld voor het verkennen van de ijzige oceaanmanen. Een obstakel voor voertuigen zoals BRUIE is de dikte van het ijs. Op Europa ligt de oceaan begraven onder een enorme ijslaag die tot 30 km dik kan zijn. Tijdens Antarctische tests zal het team alleen gaten in het ijs boren en BRUIE inbrengen.
Een voorlopig concept voor het verkennen van de oceaan onder de ijskap van Europa is een atoomaangedreven tunnelrobot. Het is het resultaat van een conceptstudie, waarbij het doel is om na te denken over de uitdaging om Europa te verkennen. Warmte van kernenergie zou het ijs doen smelten en het voertuig zou zichzelf door het gat voortstuwen.
Eenmaal doorgekomen, kan een ander type voertuig worden verzonden om te verkennen. Hoewel de conceptafbeeldingen van de kunstenaar een zwemmende duikboot laten zien, is een voertuig op basis van BRUIE wellicht realistischer.
Het doel van deze Antarctische test is om BRUIE maandenlang onder het ijs te laten overleven. Het team zal ook het vermogen van het voertuig om zonder tether te werken verder ontwikkelen en op grotere diepte verkennen.
Hoewel er geen tijdlijn is voor een missie naar Europa die de oceaan zou verkennen, is er de aanstaande Europa Clipper-missie. NASA lanceert de Clipper halverwege de jaren 2020. Het zal Europa in detail bekijken en ons hopelijk helpen begrijpen of het het leven kan ondersteunen, en of de volgende stap om ernaar te zoeken een voertuig als BRUIE is.
Meer:
- Persbericht: Aquatic Rover gaat voor een rit onder het ijs
- Research Paper: Buoyant Rover voor Under-Ice Exploration
- Space Magazine Video: Exploring The Icy Moons of Jupiter. NASA's Europa Clipper en ESA's JUICE
