Robot-sværme udvikles til at udvinde lunare ressourcer

Et hold af forskere ved University of Arizonas College of Engineering har lanceret et nyt projekt for at fremme rum-metoder med sværme af autonome droner. Projektet har modtaget 500.000 dollar i NASA-finansiering, og universitetet har modtaget finansieringen gennem NASAs Minority University Research and Education Project Space Technology Artemis Research Initiative.

Moe Momayez er midlertidig leder af afdelingen for Mining and Geological Engineering og David & Edith Lowell-formand for Mining and Geological Engineering.

“Det er virkelig spændende at være i frontlinjen af et nyt felt,” sagde Momayez. “Jeg husker, at jeg så tv-shows som barn, som ‘Space: 1999’, der handler om baser på månen. Her er vi i 2021, og vi taler om at kolonisere månen.“

Udvinning af ædelmetaller fra Jorden

Den gigantiske impact-hypotese siger, at Jorden og månen kommer fra en fælles forælderlegeme. Fordi af dette, forventer videnskabsmænd, at deres kemiske sammensætning er relativt lignende. Ædelmetaller kan udvindes ved at mine månens overflade, og disse bruges i teknologier som smartphones og medicinsk udstyr. Disse metaller inkluderer titanium, ædelmetaller som guld og platin, og helium-3, der er en stabil helium-isotop, der er ekstremt sjælden på Jorden. Helium-3 kunne bruges til at drive kernekraftværker.

På Jorden skal minearbejdere bore gennem klippen, hvis de vil mine for ædelmetaller, der er indlejret i den. Momayez har udviklet en elektrokemisk proces til at bore gennem klippe, og det er fem gange hurtigere end nogen tidligere metode. Men lunarmine er endnu mere udfordrende.

“Her på Jorden har vi en ubegrænset mængde energi til at bryde klipper,” sagde han. “På månen skal man være meget mere konservativ. For eksempel til at bryde klipper, bruger vi meget vand, og det er noget, vi ikke har på månen. Så vi har brug for nye processer, nye teknikker. Den mest effektive måde at bryde klipper på Jorden er gennem sprængning, og ingen har nogensinde udløst en sprængning på månen.”

Autonome robot-sværme

Autonome robot-sværme kan hjælpe mennesker med at finde nye måder at mine lunare materialer på fra et laboratorium på Jorden.

Jekan Thanga er en associeret professor i luft- og rumfartsteknik, der tilpasser en neuromorf læringarkitektur-teknik. Teknikken, der er udviklet i hans laboratorium, kaldes Human and Explainable Autonomous Robotic System (HEART).

HEART-systemet træner robotter til at arbejde sammen på mine-, udgravning- og byggeteknik-opgaver, og det forbedrer robotternes samarbejdsevner.

Holdet vil bygge og træne robotterne på Jorden som øvelse, og de ønsker til sidst en fuldt autonome sværm af robotter, der kan operere uden instruktioner fra Jorden. Disse robotter vil blive brugt til at mine materialer og konstruere simple strukturer.

“På en måde er vi som landmænd. Vi avler talent ud af disse væsener, eller en hel familie af væsener, til at udføre bestemte opgaver,” sagde Thanga. “Ved at gå gennem denne proces, hjælper vi med at perfektionere disse kunstige væsener, hvis opgave det er at udføre mine-opgaver.”

Ifølge holdet kan robotterne frigøre tid for astronauter, så de kan fokusere deres indsats på andre spændende aspekter af rumforskning.

“Idéen er at have robotterne bygge, opsætte og udføre alle de beskidte, kedelige, farlige ting, så astronauterne kan udføre de mere interessante ting,” sagde Thanga.