Investigadores reclutan enjambres de robots para extraer recursos lunares

Con los científicos comenzando a considerar más seriamente la construcción de bases en cuerpos celestes como la luna, la idea de la minería espacial está ganando popularidad.

Después de todo, si alguien de Los Ángeles se mudara a Nueva York para construir una casa, sería mucho más fácil comprar los materiales de construcción en Nueva York en lugar de comprarlos en Los Ángeles y cargar con 2.800 millas. Teniendo en cuenta que la distancia entre la Tierra y la Luna es aproximadamente 85 veces mayor, y que para llegar allí es necesario desafiar la gravedad, utilizar los recursos existentes en la Luna es una idea atractiva.

Un equipo de la Universidad de Arizona, dirigido por investigadores de la Facultad de Ingeniería, recibió $ 500,000 en fondos de la NASA para un nuevo proyecto para promover métodos de minería espacial que utilizan enjambres de robots autónomos. Como institución que sirve a los hispanos, la universidad era elegible para recibir fondos a través del Proyecto de Educación e Investigación de Universidades Minoritarias de la NASA, la Iniciativa de Investigación Artemis de Tecnología Espacial.

«Es realmente emocionante estar a la vanguardia de un nuevo campo», dijo Moe Momayez, director interino del Departamento de Ingeniería Geológica y Minera y la Cátedra David & Edith Lowell de Ingeniería Geológica y Minera. «Recuerdo ver programas de televisión cuando era niño, como ‘Space: 1999’, que trata sobre bases en la luna. Aquí estamos en 2021 y estamos hablando de colonizar la luna».


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¡Despegar!

Según la Hipótesis del Impacto Gigante, la Tierra y la Luna provienen de un cuerpo padre común, por lo que los científicos esperan que sus composiciones químicas sean relativamente similares. La minería en la superficie de la luna podría generar metales de tierras raras necesarios para tecnologías como teléfonos inteligentes y equipos médicos, titanio para su uso en aleaciones de titanio, metales preciosos como oro y platino, y helio-3, un isótopo estable de helio que podría alimentar la energía nuclear. centrales eléctricas, pero es extremadamente raro en la Tierra.

Para extraer mineral incrustado en la roca de la Tierra, los mineros necesitan perforar la roca, que es una de las especialidades de Momayez. Ha desarrollado un proceso electroquímico para perforar rocas cinco veces más rápido que cualquier otro método. Pero la minería lunar presenta un nuevo desafío.

«Aquí en la Tierra, tenemos una cantidad ilimitada de energía para lanzar a romper rocas», dijo. «En la Luna, tienes que ser mucho más conservador. Por ejemplo, para romper rocas, usamos mucha agua, y eso es algo que no tendremos en la Luna. Entonces, necesitamos nuevos procesos, nuevas técnicas. La forma más eficiente de romper rocas en la Tierra es mediante voladuras, y nadie ha disparado nunca una explosión en la Luna «.

Enjambres de robots, impulsados ​​por HEART

Encontrar la mejor manera de extraer materiales lunares de un espacio de laboratorio en la Tierra es una tarea difícil para los humanos. Ahí es donde entran los enjambres de robots autónomos.

Jekan Thanga, profesor asociado de ingeniería aeroespacial y mecánica, está adaptando una técnica de arquitectura de aprendizaje neuromórfico, que desarrolló en su laboratorio, llamado Sistema Robótico Autónomo Humano y Explicable, o HEART. El sistema no solo capacitará a los robots para que trabajen juntos en tareas de minería, excavación e incluso construcción, sino que también permitirá a los robots mejorar sus habilidades de colaboración con el tiempo.

El equipo planea construir y entrenar a los robots aquí en la Tierra, para que puedan practicar. En última instancia, los investigadores imaginan un enjambre de robots totalmente autónomos que no necesitan recibir instrucciones de la Tierra para extraer materiales y construir estructuras simples.

«En cierto sentido, somos como agricultores. Estamos generando talento a partir de estas criaturas, o de toda una familia de criaturas, para realizar ciertas tareas», dijo Thanga. «Al pasar por este proceso, ayudamos a perfeccionar estas criaturas artificiales cuyo trabajo es realizar las tareas mineras».

El equipo todavía considera a los humanos una parte crítica de la exploración espacial, pero estos enjambres de robots podrían liberar a los astronautas para que se concentren en otros elementos críticos de la misión.

«La idea es que los robots construyan, configuren las cosas y hagan todas las cosas sucias, aburridas y peligrosas, para que los astronautas puedan hacer las cosas más interesantes», dijo Thanga.

Los estudiantes juegan un papel clave

Momayez y Thanga no están solos en su entusiasmo. Una de las razones por las que decidieron emprender esta empresa es que los estudiantes de pregrado están muy interesados ​​en ella.

«Cada vez que salgo y hablo sobre exploración espacial, realmente hay una tormenta de estudiantes que están entusiasmados con la minería», dijo Thanga. «Ver a todos estos estudiantes inspirados para participar ha sido un gran impulso».

El Laboratorio de ASTEROIDES de Thanga ejecuta un Programa de Educación e Investigación de Pregrado financiado por la NASA, en el que los estudiantes pasan un año dirigiendo sus propios proyectos de investigación. En el pasado, los estudiantes del programa presentaron su trabajo en conferencias y trabajaron en artículos de revistas. Con la nueva financiación de la NASA, Momayez y Thanga tienen la intención de agregar un módulo al programa centrado en la minería espacial. Los estudiantes aprenderán tanto sobre enjambres de robots autónomos como sobre técnicas de excavación, en el aula, en el laboratorio e incluso en la mina San Xavier, dirigida por estudiantes de la universidad.

«Pueden probar sus robots en la mina, pueden excavar, pueden perforar, pueden explotar», dijo Momayez. «Y con el establecimiento de la nueva Escuela de Minería y Recursos Minerales, esperamos que más estudiantes de todo el mundo se involucren en la minería».