Введение

На востоке Калифорнии находятся серии пещер, образовавшихся тысячелетия назад в результате извержений вулканов. Лава, затвердевая, оставила за собой туннели, широкие достаточно, чтобы в них могли проходить люди. Однако Земля не единственная планета в нашей солнечной системе с вулканами — экзотические пещеры встречаются повсеместно.

Марс и его вулканы

Возьмем, к примеру, Марс. Миллионы лет назад, до появления жизни на Земле, на Красной планете также происходили извержения вулканов. Хотя сейчас марсианские вулканы выглядят как спящие гиганты, их активность оставила после себя крупнейшую сеть туннелей в солнечной системе. Лавовые трубы на Марсе достигают более 250 метров в ширину, что в восемь раз больше ширины туннелей в Калифорнии. По текущим данным, исследователи обнаружили системы труб, простирающиеся на более чем 1200 километров, что в три раза превышает протяженность континентальных США. И это ещё не всё — ученые уверены, что новые туннели еще предстоит открыть.

Идея «одуванчиковых дронов»

Для изучения этой обширной сети ученые выходят за рамки традиционных методов космических исследований. Одним из таких новаторов является профессор Мустафа Хассаналиан из Техасского университета в Нью-Мексико, который предложил концепцию «одуванчиковых дронов».

На сегодняшний день наши усилия по исследованию Марса в значительной степени сосредоточены на роботах-роверах, таких как «Кьюриосити» и «Персеверанс». Однако, несмотря на их новаторский характер, эти машины сталкиваются с ограничениями, особенно в отношении лавовых труб. «Роверы по размеру как школьный автобус», — говорит Хассаналиан. «Поэтому они не могут войти в такие туннели».

Проблемы марсианской атмосферы

Атмосфера Марса также весьма неприветлива, с ветрами, достигающими 97 километров в час, которые могут повредить эти исследовательские машины. Например, в течение нескольких лет «Кьюриосити» потерял некоторые свои элементы из-за сильных ветров.

Что такое «одуванчиковый дрон»?

Дроны, о которых говорит Хассаналиан, созданы на основе биомимикрии — идеи, что робототехника должна подражать тому, что мы наблюдаем в природе, вместо того чтобы изобретать то, что уже успешно работает.

По словам Хассаналиана, биомимикрия часто терпит неудачу на больших масштабах, но наиболее эффективна на микроуровне. Например, концепция одуванчикового дрона начинается с другого устройства, которое группа разработала — «робота-колобка», вдохновленного пупырчатыми жуками, которые сворачиваются в шар при угрозе. Этот робот будет сбрасываться через отверстие в крыше пещеры, оснащенный парашютом для мягкого приземления на дно.

Роль робота-колобка

Робот-колобок будет нести тысячи маленьких дронов, или одуванчиковых дронов. После приземления он освободит эти дроны, которые будут использовать силу марсианских ветров для исследования туннелей, собирая данные о температуре, влажности и создавая карты всей системы.

Технические сложности

Однако одной из задач будет обеспечить достаточный ветер для перемещения дронов. Поскольку ни одно человеческое устройство еще не входило в марсианские лавовые трубы, ученые не уверены, какова будет сила ветра внутри. Тем не менее, многие исследователи полагают, что отверстия в крыше системы пещер будут вентилировать туннели, создавая достаточно сильные порывы.

К тому же, если ветер будет недостаточно сильным, робот оснастят мощным вентилятором. Еще одной сложностью является отсутствие солнечного света в пещере, что делает солнечные панели, часто используемые для питания космических аппаратов, непригодными. Вместо этого дроны будут работать на пьезоэлектричности, генерируемой из гибкого полимера.

Эстетика дронов

Во время разработки команда поняла, что воздушные семена в природе обычно белые, так как это позволяет им лучше отражать солнечный свет, сохраняя прохладу и легкость. Поэтому они планируют покрасить одуванчиковые дроны в белый цвет, чтобы они могли дальше лететь.

Сбор данных и будущее исследований

После запуска в воздух одуванчиковые дроны будут передавать данные по радиосигналам, собирая информацию о влажности и температуре, а также создавая подробные схемы туннелей.

Конкуренция в исследовании лавовых труб

Проект Хассаналиана не единственный, кто занимается исследованием лавовых труб. В 2023 году группа европейских ученых, возглавляемая Лабораторией космической робототехники Университета Малаги, начала испытания, сбрасывая роботов в лавовые трубы на испанском острове Лансароте для картирования системы туннелей в подготовке к возможной будущей миссии на Марс.

NASA также провела 72 полета с использованием вертолета «Индженьюити» на поверхности Марса, доказав потенциал для дальнейших исследований. Однако этот дрон был создан для полетов в открытом воздухе и не успел протестировать лавовые трубы прежде, чем его миссия завершилась в 2024 году.

Заключение

Планы NASA также включают разработку дронов, которые будут исследовать вулкан Арсия Монс, щитовой вулкан в районе Тарсис на Марсе, где находятся крупнейшие вулканы солнечной системы, такие как Олимп и Монс. Регион Тарсис по размеру сопоставим с карликовой планетой Церера. При образовании этого бугорка добавилось столько массы, что Марс, вероятно, наклонился примерно на 20 градусов. Точные причины этого явления обсуждаются, но среди теорий — крупное столкновение в ранней истории Марса или нестабильные мантильные потоки. Исследования на Арсия Монс вызывают особый интерес у NASA, так как были обнаружены отверстия в щите, где обрушилась вулканическая крыша.