Robotzwermen worden ontwikkeld om maanhulpbronnen te delven

Een team van onderzoekers aan de Universiteit van Arizona’s College of Engineering heeft een nieuw project gelanceerd om ruimtemijnmethoden te ontwikkelen met zwermen van autonome drones. Het project ontving $500.000 aan NASA-financiering, en de universiteit ontving de financiering via NASA’s Minority University Research and Education Project Space Technology Artemis Research Initiative.

Moe Momayez is interim-hoofd van de afdeling Mining and Geological Engineering en de David & Edith Lowell-leerstoel in Mining and Geological Engineering.

“Het is echt spannend om aan de vooravond van een nieuw veld te staan,” zei Momayez. “Ik herinner me dat ik als kind tv-programma’s keek, zoals ‘Space: 1999’, die over bases op de maan gingen. Hier zijn we in 2021, en we praten over het koloniseren van de maan.“

Winning van edele aardmetalen

De Giant Impact Hypothesis stelt dat de Aarde en de maan afkomstig zijn van een gemeenschappelijke ouderlichaam. Door dit feit verwachten wetenschappers dat hun chemische samenstelling relatief gelijk zal zijn. Zeldzame aardmetalen kunnen worden gewonnen door de maanoppervlakte te delven, en deze worden gebruikt in technologieën zoals smartphones en medische apparatuur. Deze metalen omvatten titanium, edele metalen zoals goud en platina, en helium-3, een stabiel heliumisotoop dat extreem zeldzaam is op Aarde. Helium-3 kan worden gebruikt als brandstof voor kerncentrales.

Op Aarde moeten mijnwerkers door de rots heen boren als ze erts willen delven dat in de rots is ingebed. Momayez ontwikkelde een elektrochemisch proces om door rots te boren, en dit is vijf keer sneller dan enige voorgaande methode. Echter, maandelven is nog uitdagender.

“Hier op Aarde hebben we een onbeperkte hoeveelheid energie om te gebruiken om rotsen te breken,” zei hij. “Op de maan moet je veel zuiniger zijn. Om bijvoorbeeld rotsen te breken, gebruiken we veel water, en dat is iets wat we op de maan niet zullen hebben. Dus, we hebben nieuwe processen, nieuwe technieken nodig. De meest efficiënte manier om rotsen op Aarde te breken is door middel van springstof, en niemand heeft ooit een springlading op de maan afgevuurd.”

Autonome robotzwermen

Autonome robotzwermen kunnen helpen bij het vinden van nieuwe manieren om maanhulpbronnen te delven vanuit een laboratoriumruimte op Aarde.

Jekan Thanga is een associate professor in de afdeling Aerospace and Mechanical Engineering die een neuromorfe leerarchitectuurtechniek aanpast. De techniek, die in zijn laboratorium is ontwikkeld, heet het Human and Explainable Autonomous Robotic System (HEART).

Het HEART-systeem leert robots om samen te werken aan delven, uitgraven en bouwtaken, en het verbetert de samenwerkingsvaardigheden van robots.

Het team zal proberen de robots op Aarde te bouwen en te trainen als oefening, en ze willen uiteindelijk een volledig autonome zwerm van robots die zonder instructies van de Aarde kunnen opereren. Deze robots zullen worden gebruikt om materialen te delven en eenvoudige structuren te bouwen.

“In zekere zin zijn we als boeren,” zei Thanga. “We fokken talent uit deze wezens, of een hele familie van wezens, om bepaalde taken uit te voeren.” Door dit proces helpen we deze kunstmatige wezens te perfectioneren, wiens taak het is om delvenstaken uit te voeren.”

Volgens het team kunnen de robots tijd vrijmaken voor astronauten, waardoor ze hun inspanningen kunnen richten op andere spannende aspecten van ruimteverkenning.

“Het idee is om de robots te laten bouwen, in te richten en alle saaie, gevaarlijke dingen te laten doen, zodat de astronauten de meer interessante dingen kunnen doen,” zei Thanga.