माइक्रोरोबॉट्स को रोकना

ग्रहों के माइक्रोबॉट्स। छवि क्रेडिट: नासा विस्तार करने के लिए क्लिक करें
पेनी बोस्टन, भाग I के साथ साक्षात्कार

यदि आप दूर के सितारों की यात्रा करना चाहते हैं, या किसी दूसरी दुनिया में जीवन की तलाश करना चाहते हैं, तो यह थोड़ी सी योजना बना लेता है। इसीलिए नासा ने NIAC की स्थापना की, उन्नत अवधारणाओं के लिए NASA संस्थान। पिछले कई वर्षों से, नासा वैज्ञानिकों और इंजीनियरों को बॉक्स के बाहर सोचने के लिए प्रोत्साहित कर रहा है, विज्ञान की कल्पना के इस पक्ष के विचारों के साथ आने के लिए। उनकी उम्मीद है कि इन विचारों में से कुछ पैन होगा, और एजेंसी को ऐसी तकनीकें प्रदान करेगा जो सड़क के नीचे 20, 30 या 40 साल का उपयोग कर सकती हैं।

NIAC प्रतिस्पर्धी आधार पर धन उपलब्ध कराता है। प्रस्तुत किए गए दर्जनों प्रस्तावों में से केवल कुछ मुट्ठी भर हैं। चरण I का वित्तपोषण न्यूनतम है, बस शोधकर्ताओं को कागज पर अपने विचार को बाहर करने के लिए पर्याप्त है। यदि विचार योग्यता दिखाता है, तो यह चरण II धन प्राप्त कर सकता है, जिससे शोध शुद्ध-अवधारणा से क्रूड-प्रोटोटाइप चरण तक जारी रह सकता है।

इस वर्ष के शुरू में द्वितीय चरण का वित्तपोषण प्राप्त करने वाली परियोजनाओं में से एक डॉ। पेनेलोप बोस्टन और डॉ। स्टीवन डबॉस्की के बीच भूमिगत गुफाओं सहित खतरनाक इलाकों की खोज करने में सक्षम "hopping माइक्रोबोट्स" को विकसित करने के लिए एक सहयोग था। यदि परियोजना समाप्त हो जाती है, तो मंगल की सतह के नीचे जीवन की खोज के लिए माइक्रोबॉट्स को रोकना किसी दिन भेजा जा सकता है।

बोस्टन गुफाओं में बहुत समय बिताता है, वहां रहने वाले सूक्ष्मजीवों का अध्ययन करता है। वह गुफा और कार्स्ट स्टडीज कार्यक्रम की निदेशक और न्यू मैक्सिको के सोकोरो में न्यू मैक्सिको टेक में एसोसिएट प्रोफेसर हैं। डबॉस्की, कैम्ब्रिज, मैसाचुसेट्स में MIT में MIT फील्ड और स्पेस रोबोटिक्स प्रयोगशाला के निदेशक हैं। उन्हें कृत्रिम मांसपेशियों में अपने शोध के लिए जाना जाता है।

एस्ट्रोबायोलॉजी मैगज़ीन ने कुछ ही समय बाद बोस्टन का साक्षात्कार लिया और डबॉस्की ने अपना द्वितीय चरण NIAC अनुदान प्राप्त किया। यह दो-भाग के साक्षात्कार में से पहला है। एस्ट्रोबायोलॉजी मैगज़ीन (एएम): आप और डॉ। स्टीवन डबॉस्की को हाल ही में एनआईएसी से धन प्राप्त हुआ, जो मंगल ग्रह पर उपसतह गुफाओं का पता लगाने के लिए लघु रोबोट का उपयोग करने के विचार पर काम करता है? यह प्रोजेक्ट कैसे आया?

पेनी बॉस्टन (PB): हम इन अद्वितीय वातावरणों के सूक्ष्म निवासियों को देखने के लिए एक आंख के साथ पृथ्वी पर गुफाओं में काफी काम कर रहे हैं। हमें लगता है कि वे मंगल और अन्य अलौकिक निकायों पर जीवन रूपों की तलाश के लिए टेम्पलेट के रूप में सेवा कर सकते हैं। मैंने क्रिस मैकके और माइकल इवानोव के साथ 1992 में एक पत्र प्रकाशित किया था, जिसमें सुझाव दिया गया था कि मंगल ग्रह का उपसतह उस ग्रह पर जीवन का अंतिम आश्रय होगा क्योंकि यह भूगर्भीय समय पर ठंडा और सूख गया। यह हमें पृथ्वी पर उपसतह देखने के व्यवसाय में मिला। जब हमने किया, तो हमने पाया कि जीवों का एक अद्भुत समूह है जो स्पष्ट रूप से उपसतह के लिए स्वदेशी हैं। वे खनिज विज्ञान के साथ बातचीत करते हैं और अद्वितीय बायोसिग्नर्स उत्पन्न करते हैं। इसलिए यह हमारे लिए अध्ययन के लिए बहुत उपजाऊ क्षेत्र बन गया।

इस ग्रह पर भी मुश्किल गुफाओं में जाना इतना आसान नहीं है। अनुवाद करना है कि रोबोट अलौकिक मिशन के लिए कुछ विचार की आवश्यकता है। हमारे पास मंगल से अच्छा इमेजिंग डेटा है जो कम से कम लावा-ट्यूब गुफाओं के लिए अलग-अलग भू-वैज्ञानिक सबूत दिखा रहा है। इसलिए हम जानते हैं कि मंगल के पास कम से कम एक प्रकार की गुफा है जो भविष्य के मिशनों के लिए एक उपयोगी वैज्ञानिक लक्ष्य हो सकती है। यह सोचने के लिए प्रशंसनीय है कि अन्य प्रकार की गुफाएं भी हैं और हमारे पास आगामी जियोलॉजिकल सोसायटी ऑफ अमेरिका स्पेशल पेपर में प्रेस में एक पेपर है जो मंगल पर अद्वितीय गुफा-निर्माण (स्पेलोजेनेटिक) तंत्र की खोज कर रहा है। बड़ी कड़ी बात यह है कि ऐसे कठोर और कठिन इलाके में कैसे जाया जाए।

AM: क्या आप बता सकते हैं कि आपने परियोजना के पहले चरण में क्या किया था?

पीबी: चरण I में, हम रोबोट इकाइयों पर ध्यान केंद्रित करना चाहते थे जो छोटे थे, बहुत सारे (इसलिए खर्च करने योग्य), बड़े पैमाने पर स्वायत्त, और इसमें गतिशीलता थी जो बीहड़ इलाकों में जाने के लिए आवश्यक थी। डॉ। डबॉस्की के कृत्रिम-मांसपेशी-सक्रिय रोबोट गति के साथ चल रहे काम के आधार पर, हम कई, कई, छोटे छोटे गोले, टेनिस गेंदों के आकार के बारे में विचार के साथ आए, जो अनिवार्य रूप से हॉप, लगभग मैक्सिकन जंपिंग बीन्स की तरह हैं। वे मांसपेशियों की ऊर्जा को स्टोर करते हैं, इसलिए बोलने के लिए, और फिर वे खुद को विभिन्न दिशाओं में बंद कर देते हैं। वे कैसे चलते हैं।

क्रेडिट: R.D.Gus फ्रेडरिक द्वारा रेंडर
बड़े पैमाने पर ग्रहों की सतह और सबसर्फ़ अन्वेषण के लिए ग्रहों की स्थापना। बड़े आकार के लिए ईमेज पर क्लिक करें।
चित्र साभार: R.D.Gus Frederick द्वारा रेंडर

हमने गणना की है कि हम इनमें से लगभग एक हजार लोगों को एक पेलोड द्रव्यमान में वर्तमान एमईआर (मार्स एक्सप्लोरेशन रोवर्स) के आकार में पैक कर सकते हैं। यह हमें इकाइयों के एक बड़े प्रतिशत का नुकसान झेलने की छूट देता है और अभी भी एक नेटवर्क है जो पुन: संयोजन और संवेदन, इमेजिंग, और शायद कुछ अन्य विज्ञान कार्यों को भी कर सकता है।

AM: कैसे इन सभी छोटे क्षेत्रों एक दूसरे के साथ समन्वय करते हैं?

PB: वे एक झुंड के रूप में व्यवहार करते हैं। वे बहुत ही सरल नियमों का उपयोग करते हुए एक-दूसरे से संबंधित हैं, लेकिन यह उनके सामूहिक व्यवहार में बहुत अधिक लचीलापन पैदा करता है जो उन्हें अप्रत्याशित और खतरनाक इलाकों की मांगों को पूरा करने में सक्षम बनाता है। अंतिम उत्पाद जो हम कल्पना कर रहे हैं, इन छोटे लोगों का एक बेड़ा है जो कुछ आशाजनक लैंडिंग साइट पर भेजा जा रहा है, लैंडर से बाहर निकल रहा है और फिर कुछ उपसतह या अन्य खतरनाक इलाकों में अपना रास्ता बना रहा है, जहां वे खुद को एक नेटवर्क के रूप में तैनात करते हैं। वे नोड-टू-नोड आधार पर एक सेलुलर संचार नेटवर्क बनाते हैं।

AM: क्या वे उस दिशा को नियंत्रित करने में सक्षम हैं जिसमें वे आशा करते हैं?

PB: हमारे पास उनके लिए अंततः बहुत सक्षम होने की आकांक्षाएं हैं। जैसे ही हम दूसरे चरण में आते हैं, हम इन छोटे लोगों को बिजली देने के लिए अल्ट्रा-मिनिएचर ईंधन कोशिकाओं पर स्टैनफोर्ड में फ्रिट्ज़ प्रिंट्ज़ के साथ काम कर रहे हैं, जिससे वे काफी जटिल सरणी करने में सक्षम हो सकेंगे। उन क्षमताओं में से एक का उस दिशा में कुछ नियंत्रण होना है जिसमें वे जाते हैं। कुछ तरीके हैं जो उन्हें बनाए जा सकते हैं जो उन्हें अधिमानतः एक दिशा या किसी अन्य में जाने की अनुमति दे सकते हैं। यह बिल्कुल उतना सटीक नहीं है जितना कि यह होगा कि वे एक सीधे रास्ते पर जा रहे थे। लेकिन वे अधिमानतः खुद को उस दिशा में कम या ज्यादा नहीं कर सकते हैं जिस दिशा में वे जाना चाहते हैं। इसलिए हम कल्पना कर रहे हैं कि दिशा पर उनका कम से कम क्रूड नियंत्रण होगा। लेकिन उनके बहुत से मूल्य का विस्तार बादल के रूप में उनके झुंड की गति के साथ करना है।

एमईआर रोवर्स जितना अद्भुत है, मैं जिस तरह के विज्ञान के लिए काम करता हूं, मुझे एमआईटी में रॉडनी ब्रूक्स द्वारा अग्रणी कीट रोबोट विचार के लिए कुछ अधिक आवश्यक है। अन्वेषण के लिए कीट बुद्धि और अनुकूलन के मॉडल में टैप करने में सक्षम होने के कारण मुझे लंबे समय से अपील की गई थी। मुझे लगता है कि डॉ। डबॉस्की के अनौपचारिक विचार द्वारा प्रदान की गई अद्वितीय गतिशीलता में, मुझे लगता है कि इन छोटी इकाइयों के उचित प्रतिशत को उपनगरीय इलाके के खतरों से बचने में सक्षम कर सकता है - जो मुझे एक जादुई संयोजन की तरह लग रहा था।

HB: तो चरण I में, क्या इनमें से कोई भी वास्तव में बनाया गया था?

PB: No. चरण I, NIAC के साथ, संबंधित प्रौद्योगिकियों की कला की स्थिति को दूर करने के लिए छह महीने लंबा मस्तिष्क-तनाव, पेंसिल-पुश अध्ययन है। दूसरे चरण में, हम दो साल की अवधि में सीमित मात्रा में प्रोटोटाइप और फील्ड-टेस्टिंग करने जा रहे हैं। यह वास्तविक मिशन के लिए किसी की आवश्यकता से बहुत कम है। लेकिन, निश्चित रूप से, यह NIAC का जनादेश है, 10 से 40 साल की तकनीक की जांच करने के लिए। हम सोच रहे हैं कि यह शायद 10- से 20 साल की सीमा में है।

AM: आप किस प्रकार के सेंसर या वैज्ञानिक उपकरण इन चीजों पर लगाने में सक्षम होने की कल्पना करते हैं?

PB: इमेजिंग स्पष्ट रूप से कुछ है जो हम करना चाहते हैं। जैसा कि कैमरे अविश्वसनीय रूप से छोटे और मजबूत हो जाते हैं, आकार सीमा में पहले से ही इकाइयां हैं जो इन चीजों पर मुहिम की जा सकती हैं। संभवतः कुछ इकाइयों को आवर्धन क्षमता के साथ लगाया जा सकता है, इसलिए कोई भी उन सामग्रियों के बनावट को देख सकता है, जिन पर वे उतर रहे हैं। विभिन्न छोटी इकाइयों में से कई पर छोटे कैमरों द्वारा ली गई छवियों को एकीकृत करना भविष्य के विकास के लिए एक क्षेत्र है। यह इस परियोजना के दायरे से परे है, लेकिन यह है कि हम इमेजिंग के लिए क्या सोच रहे हैं। और फिर, निश्चित रूप से रासायनिक सेंसर, रासायनिक वातावरण को सूँघने और समझने में सक्षम हैं, जो बहुत महत्वपूर्ण है। गैसों के लिए आयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड के लिए छोटे लेजर नाक से सब कुछ।

हम कल्पना कर रहे हैं कि वे सभी समान नहीं हैं, बल्कि एक पहनावा है, जिसमें विभिन्न प्रकार की इकाइयों के साथ विभिन्न प्रकार के सेंसर लगे हुए हैं, ताकि संभावना अभी भी अधिक होगी, यहां तक ​​कि इकाइयों की संख्या के काफी अधिक नुकसान को देखते हुए, कि हम अभी भी सेंसर का एक पूरा सूट होगा। भले ही प्रत्येक व्यक्तिगत इकाई में इस पर सेंसर का एक विशाल पेलोड नहीं हो सकता है, आपके पास पर्याप्त हो सकता है ताकि यह अपनी साथी इकाइयों के साथ महत्वपूर्ण ओवरलैप दे सके।

AM: क्या जैविक परीक्षण करना संभव होगा?

PB: मुझे ऐसा लगता है। विशेष रूप से यदि आप उस समय सीमा की कल्पना करते हैं जो हम देख रहे हैं, तो उन अग्रिमों के साथ जो क्वांटम डॉट्स से लेकर लैब-ऑन-ए-चिप डिवाइसों तक सब कुछ ऑनलाइन कर रहे हैं। बेशक, कठिनाई उन लोगों के लिए नमूना सामग्री हो रही है। लेकिन जब हम हमारे hopping माइक्रोबोट्स जैसी छोटी जमीन से संपर्क करने वाली इकाइयों के साथ काम कर रहे हैं, तो आप उन्हें सीधे उस सामग्री पर रख सकते हैं, जिसकी वे परीक्षण करना चाहते हैं। माइक्रोस्कोपी और व्यापक क्षेत्र की कल्पना के संयोजन में, मुझे लगता है कि क्षमता कुछ गंभीर जैविक कार्य करने के लिए है।

AM: क्या आपको इस बात का अंदाजा है कि आपके दो साल के प्रोजेक्ट के दौरान आप कौन से मील के पत्थर की उम्मीद कर रहे हैं?

PB: हम अनुमान लगा रहे हैं कि मार्च तक हमारे पास क्रूड प्रोटोटाइप हो सकते हैं जिनमें प्रासंगिक गतिशीलता है। लेकिन यह अति महत्वाकांक्षी हो सकता है। एक बार जब हमारे पास मोबाइल इकाइयाँ होती हैं, तो हमारी योजना वास्तविक लावा-ट्यूब गुफाओं में फील्ड परीक्षण करने की है, जिसे हम न्यू मैक्सिको में विज्ञान पर कर रहे हैं।

फ़ील्ड साइट का परीक्षण पहले ही हो चुका है। चरण I के भाग के रूप में MIT समूह बाहर आया और मैंने उन्हें कैविंग के बारे में थोड़ा सा सिखाया और वास्तव में इलाका कैसा था। यह उनके लिए बड़ी आंखें खोलने वाला था। एमआईटी के हॉल के लिए रोबोट डिजाइन करना एक बात है, लेकिन वास्तविक दुनिया के चट्टानी वातावरण के लिए उन्हें डिजाइन करना दूसरी बात है। यह हम सभी के लिए एक बहुत ही शैक्षिक अनुभव था। मुझे लगता है कि उनके पास एक बहुत अच्छा विचार है कि क्या स्थितियां हैं कि उन्हें अपने डिजाइन के साथ मिलना होगा।

AM: वे शर्तें क्या हैं?

PB: अत्यधिक असमान इलाका, बहुत सारे दरारें जो इन लोगों को अस्थायी रूप से जाम हो सकती हैं। इसलिए हमें ऑपरेशन के ऐसे साधनों की आवश्यकता होगी जो उन्हें कम से कम सफलता के उचित अवसर के साथ खुद को निकालने की अनुमति दें। अत्यधिक उबड़-खाबड़ सतह में लाइन-ऑफ़-विज़न संचार की चुनौतियाँ। बड़े शिलाखंडों पर हो रही है। थोड़ी सी दरार में फंस जाना। उस तरह की चीजें।

लावा चिकना नहीं है। लावा ट्यूबों का आंतरिक आंतरिक रूप से चिकना होता है क्योंकि वे बनते हैं, लेकिन ऐसी बहुत सी सामग्री है जो सिकुड़ती और फटती है और नीचे गिरती है। अतः मलबे के ढेर इधर-उधर हो जाते हैं और बहुत सारे परिवर्तन हो जाते हैं। और ये ऐसी चीजें हैं जिन्हें पारंपरिक रोबोट करने की क्षमता नहीं रखते हैं।

मूल स्रोत: NASA Astrobiology