Hans en Grietje lieten broodkruimels vallen om de weg terug te vinden. Toekomstige marsrovertjes zijn mogelijk uitgerust met kleine sensoren, die onderling een netwerk vormen en het makkelijker maken om een ondergrondse omgeving te verkennen.
Dat de rode planeet in de toekomst niet alleen door Marsrovers, maar ook door mensen bewoond zal worden, lijkt steeds geloofwaardiger. Een prangende vraag is echter waar astronauten dan zullen leven. Het moet een plek zijn die beschermt tegen kosmische straling, zonnestraling en micro-meteorieten. Een goede optie zijn ondergrondse grotten en lavatunnels. Maar welke zijn geschikt? De huizenjacht zal misschien over niet eens zo’n lange tijd al kunnen beginnen. Want onderzoekers hebben een ambitieus plan bedacht, met in de hoofdrol een zwerm autonome Marswagentjes, die verschillende ondergrondse verblijfplaatsen kunnen verkennen.
Wonen op Mars
Op aarde vinden we lavatunnels in tal van vulkanische gebieden. Bijvoorbeeld op Lanzarote en Hawaii, maar ook op IJsland en de Galapagos Eilanden. Er zijn sterke aanwijzingen dat het geen typisch aards verschijnsel is. Zo zouden ook de maan en Mars over lavatunnels beschikken. “Lavatunnels en grotten zouden perfecte leefgebieden zijn voor astronauten omdat je geen structuur hoeft te bouwen,” zegt onderzoeker Wolfgang Fink. “Bovendien beschermt het tegen schadelijke kosmische straling. Het enige wat je hoeft te doen is het binnen mooi en gezellig maken.”
Maar voordat astronauten koers zetten naar Mars, is het natuurlijk wel fijn als ze weten waar ze precies kunnen wonen. Het idee is dat een zwerm autonome Marswagentjes alvast wat voorwerk gaat doen en een aantal grotten en lavatunnels zal inspecteren om te bepalen of het geschikte verblijfplaatsen voor mensen zijn.
Hans en Grietje
Het verkennen van ondergrondse omgevingen is zoals je je kunt voorstellen niet gemakkelijk. Maar het sprookje van Hans en Grietje kan misschien helpen. “Als je je het boek herinnert, weet je dat Hans en Grietje broodkruimels lieten vallen om er zeker van te zijn dat ze de weg terug zouden vinden,” vertelt Fink. “In ons scenario zijn de ‘broodkruimels’ geminiaturiseerde sensoren die meeliften op de rovers. De rovers kunnen deze sensoren vervolgens inzetten terwijl ze een grot of een andere ondergrondse omgeving doorkruisen.”
Broodkruimels
Het idee is dat een moederrover bij de ingang van een lavatunnel of grot achterblijft, terwijl een troep aan rovertjes naar binnengaat. Zij moeten hun omgeving voortdurend in de gaten houden en zich bewust blijven van waar ze zich in de ruimte bevinden. Elk rovertje werkt zelfstandig, al zijn ze wel met elkaar verbonden via een draadloze dataverbinding. Vervolgens kunnen ze onderweg communicatieknooppunten tot stand brengen. Zodra een rover merkt dat het signaal vervaagt, laat het een communicatieknooppunt ‘vallen’. Deze ‘broodkruimels’ worden dus alleen ingezet wanneer het moet,” onderstreept Fink. “Het gaat niet volgens een eerder gepland schema.” Er is hiervoor ook geen input van de moederrover nodig, elke ondergeschikte rover zal zelf de beslissing nemen. De moederrover fungeert eigenlijk alleen als een passieve ontvanger en verzamelt de gegevens die door de verkennende rovers worden verzonden.
Mesh-netwerk
Kortom, de rovertjes zijn in staat om zelf door ingewikkelde, ondergrondse omgevingen te navigeren zonder ooit het contact met hun moederrover aan de oppervlakte te verliezen. De rovertjes kunnen worden uitgerust met licht-detectie of lidar, waardoor ze potentiële verblijfplaatsen in alle drie de dimensies in kaart kunnen brengen. “Eenmaal ingezet, brengen de sensoren automatisch een soort mesh-netwerk tot stand,” verklaart Fink. “Dit betekent dat elk knooppunt zichzelf bijwerkt over elk knooppunt eromheen.” Deze punten kunnen tussen elkaar schakelen en signaaluitval compenseren. Als er dus toch eentje uitvalt, is er nog steeds verbinding via de resterende knooppunten, zodat de moederrover nooit het contact met het verste knooppunt in het netwerk verliest.
Vervangbaar
Het robuuste netwerk van communicatieknooppunten zorgt ervoor dat alle gegevens die door de robotverkenners worden verzameld, terugkeren naar de moederrover. “Daarom is het niet nodig om de rovers terug te halen als ze hun werk hebben gedaan,” zegt Fink. Het betekent dat als een rover onverhoopt verloren gaat, dit niet meteen een catastrofe is. “Ze zijn ontworpen om vervangbaar te zijn,” benadrukt Fink. “In plaats van middelen te verspillen om ze de grot in en weer uit te krijgen, is het logischer om ze zo ver en diep mogelijk te laten gaan. Vervolgens kunnen ze worden achtergelaten zodra ze hun missie hebben volbracht, geen stroom meer hebben of zijn bezweken aan barre omstandigheden.”
Nieuw tijdperk
Volgens experts zou het voorgestelde concept zomaar een nieuw tijdperk van planetaire en astrobiologische ontdekkingen kunnen inluiden. “Het stelt ons eindelijk in staat om grotten en lavatunnels op Mars, maar ook de ondergrondse oceanen van ijzige manen, te verkennen,” zo reageert Dirk Schulze-Makuch, voorzitter van de Duitse Astrobiologische Vereniging en auteur van vele publicaties over buitenaards leven. “Dit kunnen plaatsen zijn waar buitenaards leven zich verscholen houdt.” Ook Victor Baker, een wetenschapper verbonden aan de Universiteit van Arizona, is enthousiast. “De meest verbazingwekkende ontdekkingen in de wetenschap komen tot stand wanneer we door technologische vooruitgang een nieuwe omgeving kunnen verkennen – en vervolgens over de middelen beschikken om wat daar wordt ontdekt, over te brengen aan hen die op zoek zijn naar deze kennis,” zegt hij.
Na de ontwikkeling van de rovers en de communicatietechnologie, werkt de groep van Fink nu aan het bouwen van het eigenlijke mechanisme waarmee de rovers de communicatieknooppunten tot stand kunnen brengen. “Kortom, we gaan onze ‘Hansen’ en ‘Grietjes’ leren hoe ze de broodkruimels moeten laten vallen, zodat ze samen een functionerend mesh-communicatienetwerk vormen,” besluit Fink.
