Asteroid datang dalam berbagai bentuk dan ukuran. Kebanyakan dari mereka berbentuk bulat, meskipun banyak yang memiliki keistimewaan yang membuat mereka sulit untuk mendarat – mereka pada dasarnya hanyalah kumpulan batuan yang terikat secara longgar oleh gravitasi. Dalam terminologi eksplorasi ruang angkasa, mereka dikenal sebagai “tumpukan puing”. Banyak asteroid yang dikunjungi umat manusia dianggap sebagai puing-puing, termasuk Itokawa dan Dimorphos, masing-masing tujuan Hayabusa dan Dart. Namun, seperti yang ditunjukkan oleh percobaan pesawat ruang angkasa Philae ketika mencoba untuk bertemu dengan komet 67P/Churyumov-Gerasimenko, mendarat di objek dengan gravitasi permukaan yang sangat rendah ini dapat menjadi tantangan. Masukkan konsep baru dari para peneliti di University of Colorado, Boulder. Ide mereka, yang dikenal sebagai Area-of-Effect Softbots (AoES), dapat membantu penjelajah asteroid masa depan, dan bahkan penambang, mengatasi beberapa tantangan yang mereka hadapi dengan benda-benda kecil ini.

PI Jay McMahon dan timnya melakukan pekerjaan yang awalnya didukung oleh Institute for Advanced Concepts (NIAC) NASA pada Fase 1 pada tahun 2017. Ide mereka sederhana — merancang robot yang dapat menempel pada objek dalam gravitasi rendah sambil memasukkan mesin yang dapat mengebor asteroid untuk mendapatkan material berharga, baik itu air es atau logam mulia.

Ini terdengar jauh lebih mudah daripada itu. Asteroid memiliki gravitasi yang jauh lebih rendah, sehingga pesawat ruang angkasa harus menggunakan sistem stabilisasi, yang hanya berfungsi sesekali (sekali lagi, lihat penerbangan retrograde Philae). Lebih penting lagi, setelah pesawat ruang angkasa berlabuh ke suatu lokasi, tidak mudah untuk meluncurkannya lagi atau mengarahkannya ke bagian lain dari asteroid yang sama.

Di sinilah ide robot lunak masuk. Ada banyak prototipe robot dengan tubuh yang berubah bentuk sedang dikembangkan di Bumi. Mereka biasanya berguna dalam pencarian dan penyelamatan atau lingkungan berbahaya seperti reaktor nuklir. Tapi menggunakannya di luar angkasa, terutama saat berinteraksi dengan asteroid, adalah ide baru.

Softbots memiliki empat keunggulan utama dibandingkan jenis pesawat ruang angkasa lainnya saat berinteraksi dengan asteroid. Mereka dapat menempel di permukaan lebih baik daripada kebanyakan. Begitu sampai di permukaan, mereka bisa merangkak di sepanjang itu. Mereka juga dapat meluncurkan diri dari permukaan dengan “melompat”. Akhirnya, mereka dapat mengarahkan kembali diri mereka ke lokasi berbeda di asteroid dengan layar surya sederhana.

Pertama, mari kita berurusan dengan adhesi – robot lunak dapat memiliki luas permukaan yang besar, dan luas permukaan tersebut dapat dibuat dari hampir semua bahan fleksibel. Bagaimana bahan ini menempel di permukaan asteroid menjadi pertimbangan penting bagi AoES. Sebuah asteroid biasanya memiliki gravitasi permukaan yang cukup kecil sehingga gaya lainnya adalah gaya utama yang menyatukan tumpukan puing. Dikenal sebagai gaya van der Waals, gaya ini memberikan gaya pada setiap titik kontak antar batuan. Menempel menggunakan metode serupa, memungkinkan bagian “lunak” robot menempel di permukaan asteroid.

Sementara AoES dapat menggunakan gaya van der Waals untuk menempel pada asteroid, itu juga akan menerapkan gaya yang dikenal sebagai “elektrolengket” yang menggunakan elektroda di bagian fleksibel robot untuk menginduksi muatan di dalamnya, yang pada gilirannya juga menginduksi muatan berlawanan di permukaan. Hal ini memungkinkan lengan robot untuk “menempel” ke permukaan menggunakan gaya ikatan muatan listrik yang berlawanan, sehingga mengamankan robot lebih kuat ke permukaan asteroid.

Tapi bagaimana jika dia tidak ingin terjebak di permukaan asteroid? Salah satu opsinya adalah merayapi permukaan ini, dan AoES dapat melakukannya. Desain yang dibahas dalam laporan akhir Dr. McMahon untuk NIAC menggunakan jenis aktuator yang dikenal sebagai aktuator HASEL. Hal ini memungkinkan robot untuk menempelkan satu bagian dari keterikatannya (seperti ujung) ke asteroid sambil mengontrak bagian lain (misalnya bagian tengah), secara efektif memungkinkannya merangkak di sepanjang permukaan asteroid sambil mempertahankan kontak yang kuat dengan permukaan.

Jika moda transportasi ini tidak cukup, AoES benar-benar dapat melompat ke lokasi berikutnya. Dengan cara yang mirip dengan ‘merangkak’, secara selektif mengontrol bagian mana dari ujung yang menyebabkan kohesi listrik dipaksa sementara bagian lain berkontraksi, tetapi dalam kasus ini kontraksi dilepaskan dengan cepat pada saat yang sama kohesi listrik dimatikan, secara efektif memungkinkan AoES untuk mendorong asteroid kembali ke ruang sekitarnya. Jika dilakukan dengan benar, itu bahkan dapat mengaktifkan AoES untuk bermanuver ke target berikutnya di asteroid hanya dengan menggunakan gaya yang Anda masukkan ke dalam lompatannya sendiri.

Tetapi jika itu tidak berhasil, AoES memiliki fitur lain – dapat berubah menjadi layar surya. Robot AoES dapat secara efektif menggunakan cahaya untuk mendorong dirinya sendiri ke arah tertentu dengan memanjangkan pelengkapnya sepenuhnya. Jadi jika operator (atau AI robot) ingin bermanuver ke lokasi lain yang lebih jauh dari lompatan yang bisa dilakukan, ia hanya bermanuver sendiri menggunakan sinar matahari untuk sampai ke sana. Teknik-teknik ini merupakan perubahan radikal dari metodologi pendaratan benda kecil saat ini, menandai lompatan ke depan dalam operasi di asteroid.

Jadi apa yang akan dilakukan AoES saat Anda sampai di sana? Dalam konsep yang dibahas dalam makalah NIAC, tujuan utamanya adalah memasukkan material ke dalam sistem pengumpulan pusat, di mana material tersebut digiling atau diuapkan dan kemudian dapat diangkut kembali ke kapal pemrosesan yang lebih besar di orbit di sekitar asteroid. Faktanya, beberapa AoES dapat aktif di asteroid pada waktu tertentu, dan mereka semua dapat mengembalikan materi ke kapal induknya.

Kemampuan ini, dan fleksibilitasnya untuk memiliki lebih dari satu sistem pada asteroid tertentu sekaligus, menjadikan AoES sangat menarik sebagai solusi penambangan asteroid moraine. Namun, tampaknya AoES tidak dipilih untuk putaran kedua pendanaan NIAC pada tahun 2018, meskipun penelitian oleh Dr. McMahon dan timnya konsisten sejak saat itu, termasuk makalah tentang cara menggunakan AoES di orbit rendah Bumi atau untuk membelokkan asteroid yang berpotensi berbahaya. Mungkin idenya terlalu dini untuk masanya, dan kita mungkin melihat lusinan atau ratusan robot bertubuh lunak berkeliaran di asteroid yang berpotensi menguntungkan dalam waktu yang tidak terlalu lama lagi.

Belajarlah lagi:
Jay McMahon – Memecah tumpukan asteroid menggunakan AoES (Area of ​​Impact Soft Robotics)
McMahon dkk. – Server lunak robot dan bebas bahan bakar untuk pesawat ruang angkasa LEO
Utah – Jangan repot-repot mencoba menghancurkan asteroid tumpukan puing
UT – Asteroid tumpukan puing mungkin merupakan tempat terbaik untuk membangun habitat luar angkasa

gambar utama:
Model kemungkinan konfigurasi pesawat ruang angkasa AoES.
Kredit – Jay McMahon