نجوم وفضا

نخستین نانوروبات‌های روی مریخ احتمالا به شکل ابری از غبار هوشمند خواهند بود که شامل روبات‌هایی به اندازه دانه شن با قابلیت حرکت به شکل توفان شن با استفاده از باد مریخی به عنوان محرک هستند. کاوشگر مریخی کنجکاوی که روز دوشنبه در سیاره سرخ فرود آمد با برخورداری از 74 کیلوگرم محموله علمی به اندازه یک خودروی سواری است. استفاده از کاوشگرهایی با این مقیاس در سیارات دیگر به دلیل هزینه بالا و مصرف انرژی زیاد و محدودیت آنها ممکن نیست؛ از این رو محققان به دنبال ساخت دستگاه‌های نانوروبات ارزانتر در ابهاد یک میلیاردم کنجکاوی هستند.

یک فضاپیمای مداری به انتقال کپسولی از دانه‌های غبار بر روی مریخ می پردازد که از گرانش پایین این سیاره که 36 درصد گرانش زمین است برای حرکت بر روی بادهای مریخی استفاده خواهند کرد.

جان بارکر، فیزیکدان دانشگاه گلاسکو اظهار کرد که طبق شبیه‌سازی‌های رایانه‌یی وی، توفانی از 30 هزار روبات می‌تواند هزاران کیلومتر از سطح مریخ را پوشش دهد. هر روبات از یک نانوپردازشگر، یک آنتن برای ارتباط با روبات‌های دیگر، یک حسگر برای جمع‌آوری اطلاعات و یک پوسته پلیمری متغیر با کنترل الکترودی برخوردار است.

هنگامی که این غبارها بر روی زمین قرار گرفتند، به شکل‌های مختلف از یک نمای بیرونی صاف تا یک گودال سیاه تغییر شکل می‌دهند که به ایجاد کشش برای کمک به سفر بر روی باد می‌پردازند.

این روبات‌ها از حسگرهای خود برای جمع‌آوری اطلاعات در مورد جریانات هوای مریخ و ترکیبات شیمیایی سیاره استفاده کرده و سپس این اطلاعات را به مدارگرد منتقل می‌کنند. فضاپیمای مدارگرد نیز پس از دریافت اطلاعات آنها را به زمین ارسال خواهد کرد.

این پروژه شاید به نظر بسیار مشکل و ناممکن بیاید اما پلیمرهای خود تغییردهنده در حال حاضر در سطح آزمایشگاهی وجود دارند و بارکز در حال آزمایش چالش‌برانگیزترین بخش این مفهوم یعنی مجموعه ارتباطی با زیرساخت‌های سانتیمتری است.

برای ماموریتهای پیچیده‌تر و هدایت شده‌ مانند حفر سطح مریخ و جمع‌آوری نمونه، روبات‌ها باید به طور خودکار و با قدرت خود حرکت کنند. محققان برنامه گروه نانوفناوری خودکار ناسا به تولید مفاهیمی برای روباتهای ریز موسوم به روروکTET پرداخته‌اند که از چنین قابلیتهایی برخوردار هستند. هر کدام از این مفاهیم یک بست چهار وجهی نانولوله کربنی است که با اتصالات به هم مرتبط هستند.

هر روبات می‌تواند با بزرگتر یا کوچکتر کردن این بست،‌ حرکت کرده و مرکز گرانش خود را تا قرار گرفتن در جهت دلخواه تغییر دهد.

دهها هزار روبات روروکTET مقیاس نانو می‌تواند برای شکل دادن به دستگاههایی مانند کاوشگر و آنتن به یکدیگر متصل شده و به انجام ماموریتهای مورد نظر بپردازند.

تاکنون مهندسان موفق به ساخت یک مفهوم 60 سانتیمتری شده‌اند که در پاسخ به فرمان انسانی حرکت می‌کند. برای کاهش اندازه این پیش‌ساخت به مقیاس نانو، دانشمندان به نانولوله‌های پیشرفته نیاز دارند که قادر به حرکت و تنظیم خود برای تشکیل انواع مختلف مواد هستند. به گفته دانشمندان، بسته به سرعت رشد فناوری نانو و سطوح سرمایه‌گذاری، این روباتها می‌توانند بین 30 تا 40 سال آینده در سطح مریخ فرود بیایند.

بدون پناهگاه، هر روبات مقیم مریخ در طولانی‌مدت تسلیم تابش کیهانی شدید و آب‌وهوای سخت مریخ خواهد شد. برای ایجاد امکان اجرای ماموریتهای طولانی‌مدت توسط نانوروباتها در مریخ، مهندسان دانشگاه نورث‌ایسترن در حال کار بر روی یک شبکه عنکبوتی چند کیلومتری از تونلهای نانولوله موسوم به مفهوم «ترااکسپلور شبکه‌یی» هستند.

یک مدارگرد محموله نانوروبات‌ها را در سطح مریخ فرود خواهد آورد. با قرار گرفتن در موقعیت، ناوروبات‌های محافظت شده می‌توانند سنجش‌های طولانی‌مدتی را در مورد آب‌وهوای مریخ و هرگونه فعالیت زمینی در آن انجام دهند.

اگرچه مریخ نخستین مقصد سیاره‌یی برای نانوروبات‌ها است اما دانشمندان می‌توانند در نهایت آنها را به مکانهای دورتر با شرایط شدیدتر نیز ارسال کنند.

دانشمندان آزمایشگاه پیرانش جت ناسا در حال تولید نانولوله‌های کربنی با قابلیت مقاومت در برابر دمای سطح 900 درجه فارنهایت سیاره ناهید هستند. دانشمندان دیگر نیز به مطالعه شیوه‌هایی برای حرکت نانولوله‌ها در فضای میان‌ستاره‌یی هستند.