Những robot tân tiến chinh phục từ biển sâu băng giá đến Sao Hỏa

Chinh phục biển sâu băng giá

Khi bắt đầu lên đường khám phá Bắc cực, tàu nghiên cứu Royal Research Ship (RSS) David Attenborough của Vương quốc Anh đã mang theo những thiết bị lặn và bay tự hành 100%, được thiết kế để khám phá bí ẩn ở các vùng cực mà con người chưa tiếp cận được trước đó.

Thiết bị tự hành dưới nước AUV (Autonomous Underwater Vehicle) mà con tàu mang theo có tên Boaty McBoatface sẽ lần đầu tiên chứng minh khả năng của nó.

Boaty có những thông số đầy ấn tượng, có thể lặn sâu 6.000m, nơi áp lực nước lớn gấp 600 lần áp lực trên mặt biển. Những tàu lặn “đẹp mã” chúng ta thường thấy sẽ bị bóp dẹp ở độ sâu như thế.

Boaty được trang bị rất nhiều bộ thụ cảm hiện đại, công cụ ghi hình, sóng âm, hydrophone và các trợ thủ thông tin khác để có thể thu thập dữ liệu về thay đổi nhiệt độ ở các độ sâu khác nhau dưới vùng biển cực để xem ảnh hưởng của chúng đối với thay đổi khí hậu.

Một trong những thách thức lớn nhất mà các nhà thiết kế thuộc Trung tâm Đại dương Quốc gia (National Oceanography Centre) phải đối mặt là xây dựng một tàu lặn tự hành có thể di chuyển khoảng cách dài dưới lớp băng giá dày hay dưới biển xanh sâu thẳm mà không cần nạp lại bình điện trong nhiều giờ.

Những tiến bộ mới đây của công nghệ chế tạo các bộ vi xử lý (microprocessor) dùng trong smartphone đã đáp ứng được yêu cầu trên khi giảm mạnh lượng điện tàu lặn tiêu thụ.

Đầu năm nay, công ty Autosub Long Range (ALR) đã chính thức đặt tên con tàu là Boaty và lên danh sách các nhiệm vụ cho nó dưới vùng biển Nam cực (Antarctic) tại khu vực vỉa băng Filchner Ice Shelf ở phía tây Nam cực với tổng số giờ hoạt động lên đến 51 giờ trên đoạn đường 108km.

Boaty có thể lặn tới độ sâu 944 m và hoạt động thoải mái dưới lớp băng dày 550m. Nhưng có một trở ngại là các tín hiệu GPS không thể truyền xuống và lên từ độ sâu như thế nên việc trao đổi thông tin là vấn đề lớn.

Giải pháp thay thế là dùng một con tàu mẹ để ước tính phương hướng và khoảng cách con tàu di chuyển, rồi tính toán tốc độ nhờ phản hồi âm thanh dưới đáy biển và đo những âm vọng (echo). Vì những bộ thụ cảm sợi quang gyo (fibre-optic gyro-based sensors) có tỉ lệ sai sót khoảng 0,1% nên mỗi km con tàu di chuyển phải bớt đi 1 mét.

Khi khám phá độ sâu và độ xa, công nghệ dẫn đường mới rất cần thiết nhưng vẫn còn ở giai đoạn nghiên cứu. Có tên Hệ thống Dẫn đường dựa vào Địa hình (Terrain Aided Navigation-TAN), công nghệ mới sẽ lập bản đồ đáy biển rồi nạp vào máy tính của con tàu.

Các nhà thiết kế hy vọng các tàu lặn tự hành sẽ có “thị lực” đủ tốt để tự vẽ bản đồ trong thực tế.

Chinh phục sao hỏa

Môi trường bên dưới Bắc cực đã rất khắc nghiệt nhưng bề mặt sao Hỏa còn khắc nghiệt hơn nên đã đặt ra những thách thức rất lớn cho các nhà thiết kế xe tự hành sao cho đảm nhiệm được càng nhiều nhiệm vụ càng tốt.

Hiện Cơ quan Hàng không và Không gian Mỹ (NASA) đã phát triển hai mẫu xe tự hành “siêu lì” dùng khảo sát những miệng núi lửa trên Hành tinh đỏ. Chúng đang được thử nghiệm để làm việc cả trên sao Hỏa lẫn tại những điểm khắc nghiệt trên mặt đất.

Một chiếc có tên Lemur (viết tắt của Limbed Excursion Mechanical Utility Robot) được trang bị 4 chân để có thể leo vách đá và 16 ngón tay mang hàng trăm móc nhỏ. Các kỹ sư làm việc tại phòng thí nghiệm tên lửa đẩy Jet Propulsion Labs của NASA đã đưa Lemur đến điểm thử nghiệm tại “thung lũng chết” Death Valley của bang California vào tháng 1 qua. Lemur đã sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI) để chọn lộ trình leo lên vách đá thích hợp nhất.

TS Aaron Parness của NASA cho biết, khả năng leo vách đá “siêu việt” của Lemur có thể được dùng cho các hoạt động tìm kiếm cứu nạn tại những nơi mà những toán cấp cứu không thể tiếp cận được.

Để bám chặt được trên mặt đá dựng đứng mà không bị rớt xuống, các robot cần có những móng vuốt đặc biệt. Đá dung nham rất trơn nhẵn nên con người không thể leo lên mặt đá này. Robot sao Hoả “siêu lì” thứ 2 của Nasa là Volcanobot có chi phí tương đối thấp so với Lemur được chế tạo để thả xuống các vết nứt và những nơi có nhiệt độ cực nóng.

Trong cuộc thử nghiệm trên miệng núi lửa Kilauea ở bang Hawaii, nó đã lập bản đồ được các điểm phun trào dung nham để các nhà khoa học tìm hiểu cách núi lửa hoạt động dưới lòng đất. Volcanotbot sẽ dùng vật liệu có pha sợi carbon bền vững và chống ăn mòn để có thể hoạt động trong miệng núi lửa.