В конце концов, если бы кто-то из Лос-Анджелеса переехал в Нью-Йорк, чтобы построить дом, было бы намного проще купить строительные материалы в Нью-Йорке, чем покупать их в Лос-Анджелесе и тащить за собой 2800 миль. Учитывая, что расстояние между Землей и Луной примерно в 85 раз больше, и что для того, чтобы добраться туда, нужно бросить вызов гравитации, использование имеющихся ресурсов Луны – привлекательная идея.
Команда Университета Аризоны, возглавляемая исследователями из Инженерного колледжа, получила 500 000 долларов в виде финансирования НАСА для нового проекта по развитию методов космической добычи, использующих стаи автономных роботов.
Как учреждение, обслуживающее латиноамериканцев, университет имел право на получение финансирования в рамках исследовательского и образовательного проекта НАСА в рамках исследовательского и образовательного проекта Университета меньшинств Space Technology Artemis Research Initiative.
«Это действительно здорово – быть в авангарде нового месторождения», – сказал Мо Момайез, временно исполняющий обязанности главы Департамента горного дела и геологической инженерии и кафедры Дэвида и Эдит Лоуэлл в области горного дела и геологической инженерии. "Я помню, как в детстве смотрел телепередачи, такие как" Космос: 1999 ", в которых все рассказывается о базах на Луне. Вот и наступил 2021 год, и мы говорим о колонизации Луны."
Взлетать!
Согласно гипотезе гигантского удара, Земля и Луна произошли от одного родительского тела, поэтому ученые ожидают, что их химический состав будет относительно похож. Добыча на поверхности Луны может дать редкоземельные металлы, необходимые для таких технологий, как смартфоны и медицинское оборудование, титан для использования в титановых сплавах, драгоценные металлы, такие как золото и платина, и гелий-3 – стабильный изотоп гелия, который может служить топливом для ядерной энергетики. электростанции, но на Земле встречается крайне редко.
Чтобы добывать руду, заложенную в горных породах на Земле, горнякам необходимо пробурить породу, что является одной из специализаций Момаеза.
Он разработал электрохимический процесс, позволяющий просверливать породу в пять раз быстрее, чем любой другой метод. Но лунная добыча представляет собой новую проблему.
«Здесь, на Земле, у нас есть неограниченное количество энергии, которую мы можем бросить на ломающиеся камни», – сказал он. "На Луне нужно быть более консервативным.
Например, чтобы разбить камни, мы используем много воды, а на Луне у нас этого не будет. Итак, нам нужны новые процессы, новые техники.
Самый эффективный способ разбивать камни на Земле – это взрыв, и никто никогда не запускал взрыв на Луне."
Стаи роботов на базе СЕРДЦА
Найти лучший способ добычи лунных материалов из лабораторного космоса на Земле – непростая задача для людей. Вот тут и появляются рои автономных роботов.
Джекан Тханга, доцент аэрокосмической и механической инженерии, адаптирует метод нейроморфной архитектуры обучения, который он разработал в своей лаборатории, под названием «Человек и объяснимая автономная роботизированная система» или «СЕРДЦЕ».
Система не только обучит роботов совместной работе над горными работами, раскопками и даже при выполнении строительных задач, но также позволит роботам со временем улучшить свои навыки совместной работы.
Команда планирует построить и обучить роботов здесь, на Земле, чтобы они могли практиковаться.
В конечном итоге исследователи представляют себе полностью автономный рой роботов, которому не нужно получать инструкции с Земли, чтобы добывать материалы и строить простые конструкции.
"В каком-то смысле мы как фермеры. Мы выращиваем таланты у этих существ или целого семейства существ для выполнения определенных задач », – сказал Танга. "Проходя этот процесс, мы помогаем совершенствовать этих искусственных существ, чья работа заключается в выполнении задач по добыче полезных ископаемых."
Команда по-прежнему считает людей важной частью освоения космоса, но эти стаи роботов могут освободить астронавтов, чтобы они могли сосредоточиться на других важных элементах миссии.
«Идея состоит в том, чтобы роботы строили, настраивали и делали все грязные, скучные и опасные вещи, чтобы астронавты могли делать более интересные вещи», – сказал Тханга.
Студенты играют ключевую роль
Момаез и Танга не одиноки в своем энтузиазме. Одна из причин, по которой они решили заняться этим предприятием, заключается в том, что студенты так заинтересованы в нем.
«Каждый раз, когда я выходил и рассказывал об освоении космоса, на самом деле появляется буря студентов, увлеченных добычей полезных ископаемых», – сказал Танга. "Видеть, как все эти студенты воодушевились принять участие, было большим стимулом."
Лаборатория АСТЕРОИДОВ Танги реализует финансируемую НАСА программу исследований и обучения студентов, в рамках которой студенты проводят год, руководя своими собственными исследовательскими проектами. В прошлом студенты программы представляли свои работы на конференциях и работали над журнальными статьями.
Благодаря новому финансированию НАСА Момайез и Танга намерены добавить в программу модуль, ориентированный на космическую добычу полезных ископаемых. Студенты узнают как об автономных роях роботов, так и о методах раскопок – в классе, в лаборатории и даже в университетской шахте Сан-Ксавьер, управляемой студентами.
«Они могут тестировать своих роботов на шахте, они могут копать, они могут бурить, они могут взрывать», – сказал Момаез. «И с созданием новой Школы горного дела и минеральных ресурсов мы надеемся привлечь больше студентов со всего мира, участвующих в горнодобывающей промышленности."