Роборастения смогут строить инфраструктуру для людей на Марсе: первые успехи уже есть

Роботы-растения в будущем могут строить инфраструктуру для земных поселенцев на других планетах. Причем они будут делать это из того, что сами будут находить в почве.

Разработкой первых таких "помощников" занимается итальянская биология и инженер Барбара Маццолаи, сообщает MIT Press. Несмотря на то, что представить сочетание роботов и растений, которое было бы эффективным помощником для человека, достаточно не просто, Маццолаи убеждена, что здравый смысл в этом есть.

Наименее видимая часть растений – их корни – могут быть не такими интересными и яркими, как цветы или листья, но именно они прочно закрепляют растение и постоянно собирают информацию с почвы, чтобы решить, в каком направлении расти, чтобы найти питательные вещества, избежать соленой почвы. и не мешать корням других растений. Другими словами, как объяснила ученая, корни растений являются фантастической системой для подземной разведки.

"Это заставило нас переосмыслить все, от материалов до зондирования и управления работами", - заявила она.

Идея использования роборастения в космосе возникла в Маццоллае во время встречи с представителями Европейского космического агентства (ESA). В ходе встречи она поняла, что космические инженеры борются с проблемой, которую растения блестяще решили несколько сот миллионов лет назад.

"У настоящих растений корни выполняют две функции. Они исследуют почву в поисках воды и питательных веществ, но еще важнее то, что они закрепляют растение, которое в противном случае разрушилось бы и погибло", – пояснила ученая.

Закрепление, как оказалось, является проблемой не только для растений, но и для космических аппаратов, веса которых иногда недостаточно, чтобы держаться на космических объектах, таких как Марс, Луна или астероид, которые не имеют такой силы притяжения, как Земля.

Для этого космические аппараты оснащают гарпунами, прессующими гвоздями и бурами. Но эти системы со временем становятся ненадежными, если почва проседает или вовсе не срабатывают.

Маццолаи и ее команда еще в 2008 году придумали систему, которая позволит решить эту проблему и предлагала протестовать ее на Марсе, но в ESA тогда от нее отказались.

"Это было слишком футуристично и требовало технологий, которых еще не было", – объяснила биология.

По идее, космический корабль во время жесткой посадки должен сделать углубление в почве, в которое будет посажено "семя", из которого быстро прорастет роботизированный корень, создавая давление на почву и обеспечивая фиксацию. Такой корень также будет способен анализировать почву, чтобы закрепляться как можно эффективнее.

Впоследствии Маццолаи убедила Европейскую комиссию профинансировать трехлетнее исследование, результатом которого стал робот, вдохновленный растениями, под кодовым названием Plantoid.

"Это была неизведанная территория… создание робота без заранее определенной формы, который мог бы расти и передвигаться по почве – робота, состоящего из независимых единиц, которые самоорганизовывались бы и принимали решения коллективно", – рассказала ученая.

Маццолаи и ее команда спроектировали корни робота как гибкие, сочлененные, цилиндрические конструкции с механизмом, который может двигать их кончики в разных направлениям. Вместо механизма удлинения, разработанного для начального исследования ЕКА, Маццолаи спроектировала настоящий механизм роста, по сути, миниатюрный 3D-принтер, который может непрерывно добавлять материал за кончиком корня, таким образом проталкивая его в грунт.

Робот выпускает нагретые пластиковые корни, которые быстро охлаждаются и становятся твердыми, фиксируясь в грунте.

"Тот факт, что корень давит на почву лишь кончиком, делает его принципиально отличным от традиционных сверл, которые очень разрушительны. Корень, наоборот, ищет существующие разломы почвы, в которые можно прорасти, и только если не находит их, то оказывает давление, достаточное для того, чтобы самому создать разлом", – объясняет Маццолаи.

Он также оснащен мягкими складчатыми листьями, которые мягко двигаются к свету и влаге. Пока эти листья не могут превращать свет в энергию, но профессор химии в EPFL в Лозанне Михаэль Гратцель уже разработал прозрачные сложные пленки, наполненные синтетическим хлорофиллом, способные превращать и сохранять электроэнергию из света, которые однажды могут превратиться в искусственную листву, питающую работу планктоидов.

Тем временем Маццолаи с командой уже работают над новым роботом, под названием Growbot, вдохновением для которого стали лазающие по земле деревья. Они способны очень эффективно использовать подсказки из окружающей среды, чтобы найти лучшее место для закрепления.

Этот новый проект может однажды привести к созданию роботов-исследователей, которые смогут работать в темной среде с большим количеством пустого пространства, например в пещерах или колодцах.

Но Маццолаи не забывает об идее, с которой все началось: высаживать роборастения и разрешать им расти на других планетах.

По ее словам, роботы, вдохновленные растениями, могли бы не только отбирать образцы почвы, но и выделять химические вещества, чтобы сделать ее более плодородной – на Земле или на тераформированном Марсе.

Роборастения также можно будет использовать для выращивания целой инфраструктуры с нуля.

"По мере роста корней планетоидов и ветви гроуботов будут создавать полую структуру, которую можно будет заполнять кабелями или жидкостями", – пояснила она.

Эта способность автономно выращивать инфраструктуру для функционирования объекта имела бы большое значение при колонизации враждебных сред, таких как Марс, где лес растительных роботов мог бы анализировать почву и искать воду и другие химические вещества, создавая стабильную структуру с водопроводом, электропроводкой и кабелями связи.

Ранее OBOZREVATEL также рассказывал об идее ученых, желающих строить астронавтам на Марсе дома из картофеля и соли.

Они разработали новый тип материала, который окрестили "космическим бетоном". Его особенность в том, что вместе с марсианской пылью он содержит такие необычные для строительства составляющие, как картофельный крахмал и соль.

Подписывайтесь на каналы OBOZREVATEL в Telegram и Viber, чтобы быть в курсе последних событий.