Nasa indaga sui Mondi Oceanici alla ricerca di segni di vita oltre il nostro sistema solare

Tra le principali priorità della Nasa c’è la ricerca di qualsiasi segno di vita all’interno del nostro Sistema Solare. Un lavoro che conduce gli scienziati a esplorare principalmente corpi che contengono acqua liquida. Lo sguardo è rivolto, ad esempio, alla Luna di Giove, Europa, così come a quella di Saturno, Encelado.

Si parla di “mondi oceanici”, esplorati inizialmente tramite missioni robotiche, che richiederanno un elevato grado di autonomia a bordo. I team sono infatti alle prese con lunghi ritardi di comunicazione, che impediscono un’azione diretta in tempo reale. Per non parlare poi dei blackout, degli ambienti visitati particolarmente ostici e della durata limitata delle batterie. Gli ostacoli sono innumerevoli, così come le potenziali scoperte.

Intelligenza artificiale nello spazio

Cosa si intende per autonomia nelle missioni robotiche? Il riferimento va ovviamente all’intelligenza artificiale, evolutasi rapidamente nel corso degli ultimi anni. Molte di queste tecnologie sono attualmente in fase di sviluppo presso istituzioni che non rientrano sotto il grande cappello della Nasa. Dall’IA generativa all’apprendimento automatico, fino al ragionamento causale.

Nel 2018 la Nasa ha avviato un programma specifico per riuscire a sfruttare questi progressi. L’obiettivo è quello di rendere possibili future missioni su mondi ghiacciati che possano portarci a scoperte clamorose e cruciali.

È stato sponsorizzato così lo sviluppo dell’Ocean Worlds Lander Autonomy Testbed fisico (Owlat), presso il Jet Propulsion Laboratory in California. Al tempo stesso, però, si è lavorato anche all’Ocean Worlds Autonomy Testbed for Exploration, Research and Simulation virtuale (OceanWaters), presso l’Ames Research Center nella Silicon Valley.

Nel 2020 sono stati scelti sei gruppi di ricerca, tra università e aziende sparse in tutti gli Stati Uniti, al fine di sviluppare e dimostrare soluzioni di autonomia su Owlat e OceanWaters. Progetti della durata di 2-3 anni, che hanno fronteggiato una vasta gamma di sfide.

Il sistema Owlat

L’obiettivo del sistema Owlat è quello di simulare un lander spaziale con un braccio robotico. Ciò al fine di procedere con operazioni scientifiche su di un corpo celeste. Per quanto riguarda la percezione da restituire ai tecnici, si sfrutta una telecamera montata su un’unità pan-and-tilt. Durante l’interazione con l’ambiente, inoltre, si attivano dei sensori di forza/coppia, atti alla misurazione del movimento e delle forze di reazione.

Sono stati sviluppati, inoltre, una serie di utensili e strumenti. Il loro compito è quello di consentire l’esecuzione di operazioni scientifiche. Sfruttando un meccanismo di connessione e disconnessione rapida, tali strumentazioni possono essere montate all’estremità del braccio robotico.

Il sistema OceanWaters

OceanWaters è una strumentazione software in grado di fornire una simulazione visiva e fisica di un lander robotico posto sulla superficie di Europa. Al momento dello sviluppo di tale progetto, infatti, la Luna di Giove rappresentava la scelta cardine della scienza planetaria indirizzata alla scoperta della vita nello spazio.

Si garantisce una realistica simulazione della sfera celeste di Europa e della luce solare, tanto diretta quanto in indiretta. Mancano però ancora informazioni dettagliate sulla superficie della Luna. Per questo motivo gli utenti possono optare per tre modelli differenti di terreno, con varietà di proprietà dei materiali e delle superfici. Uno di questi modelli è una porzione del deserto di Atacama, in Cile.

Il lander simulato presenta un palo dell’antenna che si inclina e oscilla. Sono connesse telecamere stereo e riflettori. Vanta inoltre un braccio con due strumenti intercambiabili. Da una parte una smerigliatrice, al fine di scavare trincee, e una paletta per la raccolta del materiale individuato.

Il lander è alimentato da una batteria simulata non ricaricabile. Un sistema automatizzato procede alla regolazione e al controllo del consumo d’energia. Al fine di simulare rotture e degrado dei sottosistemi, inoltre, gli utenti possono aggiungere alla simulazione tutta una serie di guasti. Del resto occorre essere pronti a tutto.

Ecco quali operazioni possono essere simulate da OceanWaters:

• rilevamento visivo del sito di atterraggio;
• esplorazione del terreno al fine di determinarne la durezza;
• scavo di una trincea;
• raccolta di materiale dal suolo, da scartare o depositare in un contenitore specifico;
• comunicazione con la Terra;
• analisi dei campioni;
• ulteriori operazioni di una vera missione con un lander.