NASA utvecklar teknologi som kan möjliggöra autonom navigering av framtida undervattensdrönare som studerar hav under ytan på isiga månar som Jupiters Europa. Byrån arbetar med artificiell intelligens (AI) som gör det möjligt för dykare att fatta egna beslut under utforskning av utomjordiska vattenvärldar.

Rymdutforskningsuppdrag och astronomiska observationer under de senaste åren har visat att vårt solsystem är rikligt med vatten och kan vara värd för åtminstone flera flytande hav under ytan. Det vetenskapliga samfundet antar att vatten finns under Europas skorpa, såväl som på andra isiga månar som Saturnus Dione och Ganymedes. Övertygande bevis på dolda hav på dvärgplaneterna Ceres och Pluto har också presenterats nyligen, bevisar att många mysterier kan ligga djupt inuti dessa kyliga himlakroppar, väntar på att bli avslöjad av undervattensrobotforskare.

NASA är medveten om de framväxande utmaningar som den måste möta om den vill framgångsrikt utforska underjordiska hav på Europa och andra isiga världar. Sådana undervattensdronor skulle fokusera på att leta efter mikrobiellt liv i denna hårda miljö, vilket starkt hindrar nominell kommunikation med uppdragskontroll på jorden. Därför, nyckelfrågan är att utveckla mycket autonom, ubåtsliknande sonder som kan fatta beslut på egen hand i realtid för att fortsätta utforskning och forskning utan avbrott.

"Beroende på det exakta uppdragskonceptet som övervägs, autonoma undervattensfordon som utforskar havsvärldar kommer att behöva fungera autonomt i dagar till månader. Inom denna tidsram, de måste förvalta sina egna resurser, utforska en i stort sett okänd miljö, inklusive navigering till och från en enda insättningspunkt som också fungerar som en kommunikationslänk till omvärlden, "Steve Chien från NASA:s Jet Propulsion Laboratory (JPL) berättade för Astrowatch.net.

Chien leder artificiell intelligensgruppen vid JPL, som för närvarande utvecklar AI för undervattensdrönare. Från 26 augusti till 4 september, 2016, teamet testade en flotta av samordnade drönare i Monterey Bay, Kalifornien, med syfte att upptäcka förändringar i temperatur och salthalt.

Flottan som testades inkluderar tre autonoma undervattensfordon (AUV), två havsglidare, och en Tethys-klass långdistans AUV. Systemet kompletteras av en 300-meters upplösning ROMS (Regional Ocean Modeling System) fri yta, terrängföljande, primitiva ekvationer havsmodell utvecklad speciellt för detta projekt, och en uppsättning planeringsmjukvara. Mjukvaran identifierar platsen för specifika vetenskapliga mål baserat på ROM-utdata och bestämmer autonomt den optimala samplingsstrategin för en heterogen uppsättning autonoma fordon.

Under förra årets testkörningar, flottan av dessa sex små nedsänkta fordon kände hur havet aktivt förändrades runt dem, vilket är viktigt för utvecklingen av autonoma navigationssystem. Segelflygplanen utplacerades tidigare på sommaren för att ge över en månad med data före det intensiva fältprogrammet.

Dessa tester var en del av teamets kontinuerliga ansträngning att designa och planera framtida autonoma fordon med fokus på att ytterligare förfina och demonstrera AI-teknik. Nästa uppsättning testkörningar är planerade till våren 2017.

"Vi utvecklar uppdragskoncept och utvecklar några av de nödvändiga teknologierna samt demonstrerar teknologier för jordanaloger och geovetenskapliga problem, "Sa Chien.

Med tanke på att huvudmålet för framtida undervattensdrönare som utforskar hav under ytan skulle vara att leta efter mikrobiella livsformer, Chien föreslår att sonderna ska koncentrera sig på att söka efter sprickor i en planets yta som kallas hydrotermiska ventiler. Dessa funktioner, vanligt förekommande på havsbassänger, uppfattas som potentiella livsuppehållande miljöer på grund av geotermiskt uppvärmda vattenutsläpp. Vidare, Det behövs också en mer allmän karakterisering av en sådan främmande underjordisk vattenvärld, eftersom dessa representerar totalt okända och outforskade världar.

Teamet är övertygat om att deras projekt kommer att ge ett ramverk för att designa robotuppdrag till utomjordiska istäckta hav.

"Den stora majoriteten av rymdutforskningen utförs av robotsonder. Att öka autonomin i framtida uppdrag är avgörande för att både öka effektiviteten i rymdutforskningen och utforska mer avlägsen, utmanande miljöer, såsom underishav, " avslutade Chien.