¿Cuáles son los inconvenientes de usar una excavadora inteligente en Marte para ayudar a un rover?

Ya en 2011 el Centro de Investigación Ames de la NASA propuso una misión a Marte llamada Red Dragon que utilizaría un Falcon Heavy.
Una estimación de SpaceX de 2015 fue de 2000-4000 kg a la superficie de Marte con un suave aterrizaje retropopulsivo de una variante de la cápsula Dragon.
Entonces, una pequeña excavadora podría usarse como carga útil en su lugar.

Una excavadora es un tractor de oruga continuo equipado con una placa de metal sustancial (cuchilla) que se utiliza para empujar grandes cantidades de tierra o escombros. Podría equiparse en la parte trasera con un martillo neumático para romper tierra o rocas muy duras.

En Marte, una excavadora robótica podría romper rocas sedimentarias y suelos muy duros con el martillo neumático y luego quitarlos con la cuchilla.

De esta manera, un rover presente podría investigar capa por capa del subsuelo, y con un área mucho más grande que la de un agujero perforado por un rover solo.

Por supuesto, la excavadora necesitaría mucha más capacidad de almacenamiento de energía, más parecida a la de un automóvil deportivo eléctrico, para hacer su trabajo. Pero solo necesita trabajar menos de una hora al día porque el rover actual tendrá suficiente material nuevo para investigar durante el resto del día.

Entonces, si la excavadora tiene un motor de 10 kW, no necesita más de 10 kWh de energía por día.
Un RTG que tiene una potencia de 500 W puede entregar 12 kWh cada día a las baterías de almacenamiento.

Entonces, debido a que se puede obtener mucha más información sobre el pasado histórico de Marte al romper y remover el subsuelo, ¿por qué no usar la ayuda de una excavadora?

Se cree que grandes cantidades de hielo de agua y dióxido de carbono permanecen congelados dentro del regolito en las partes ecuatoriales de Marte. ¡Una excavadora inteligente podría probar que esta creencia es cierta!

No veo una pregunta aquí @Conelisinspace, parece que estás haciendo una declaración. ¿Estás preguntando si hay planes para enviar una excavadora a Marte o si es una buena idea?
De acuerdo, no hay duda aquí. ¿Qué impulsaría este Mars-dozer de todos modos?
La pregunta es si no se podría descubrir mucho más quitando el regolito y las capas superiores con una excavadora.
Taladrar agujeros probablemente sería más fácil e incluso le daría información sobre la composición de la corteza más rápido. El único valor que le veo a una excavadora está en la construcción de algo, no en la ciencia. Imagina que el regolito resulta tener unos pocos centímetros de espesor donde terminas y luego golpeas una piedra sólida...
@DarkDust Después de que la excavadora golpea la piedra sólida con la cuchilla, podría ser lo suficientemente inteligente como para cambiar al uso de un martillo neumático en la parte trasera. Gracias a ti creo que ahora sería mejor que un destripador.
@ named2voyage Los rovers actuales no pueden profundizar perforando agujeros. Además, solo proporciona información sobre un área de superficie muy pequeña. Una excavadora puede descubrir un terreno grande capa por capa, mientras que un rover puede tomar fotografías y hacer las mediciones.
@ named2voyage El propósito es científico porque se puede obtener mucha más información sobre el pasado de Marte. Pero cuando se pueden encontrar materiales adecuados de esta manera, un objetivo para el futuro podría ser la construcción. Gracias a su comentario, edité mi pregunta.
las pistas continuas se rechazan por razones de fiabilidad
@JCRM ¿Puede explicar o probar esta afirmación?
@JCRM ¡Muy convincente! Y con todas las demás respuestas, la única buena alternativa que se me ocurre es una excavadora pequeña sin ellas.

Respuestas (3)

Editar : se agregó la cuarta viñeta.

La exploración de Marte no está limitada por la cantidad de tierra que podemos mover rápidamente. Está limitado por:

  • la necesidad de entender lo que estamos viendo, para que podamos dar sentido a los datos que recibimos
  • la necesidad de obtener datos en el contexto correcto, trabajando sistemáticamente: primero comprenda la superficie, luego profundice para que podamos ver lo que hay debajo
  • la necesidad de hacer todo bajo control remoto, con demasiado retraso para poder hacerlo en vivo, por lo que todo lo que hace el rover tiene que estar planeado y escrito.
  • la necesidad de muestrear lugares que están separados por cierta distancia. La geología no cambia 'rápidamente': si toma una muestra, no es necesario tomar otra muestra justo al lado. La roca puede ser toda la misma para un área grande. Así que usas fotografía aérea para dividir el terreno en zonas que son geológicamente similares y tomas muestras de cada zona. No hay necesidad de desminar la zona.

Una excavadora no sería muy útil. ¿Alguna vez intentó usar una pala para raspar una fina capa de tierra del pavimento? Eso no funciona muy bien. Una excavadora de 2 toneladas no puede romper la roca, por lo que su hoja raspará la superficie del regolito.

Veamos la Bobcat E10 , la primera excavadora pequeña que encontré. Pesa 1 tonelada y tiene un motor de 7 kW. Para alimentarlo, necesitaría grandes paneles solares, baterías y una estación de carga (lo que limitaría el rango de conducción del vehículo a unos pocos días), o energía nuclear.

El RTG de Curiosity produce 100 W, necesitaría 70 de ellos para un peso total de 3 toneladas. La NASA está trabajando en una fuente nuclear de mayor potencia, pero el proyecto Kilopower se encuentra en una etapa muy temprana.

Hacer funcionar un motor de 7 kW durante 10 horas con baterías significa una batería de 70 kWh, y eso es unos cientos de kg (comparable a las baterías que se usan en los autos eléctricos actuales). 70 kWh de panel solar tampoco es poco, por lo que rápidamente se quedará sin presupuesto de peso.

Una excavadora con un martillo neumático puede romper sedimentos rocosos y una excavadora no es una excavadora. He usado sus cálculos para editar mi pregunta.
Las excavadoras de dos toneladas son raras (y por una buena razón: dependen del peso para obtener la tracción necesaria para mover grandes cantidades de tierra). Estas pequeñas excavadoras suelen tener una hoja topadora en un lado. El brazo es un buen lugar para sujetar el martillo neumático (que, por cierto, también necesita potencia).
Estoy de acuerdo con su cuarta viñeta y las excavadoras parecen más adecuadas para profundizar en un lugar. Parece una buena idea conectar un martillo neumático, podrían funcionar alternativamente. Y el robot decide cuántos escombros puede tomar en una sola vez. Pero no tienen que trabajar más de una hora al día, así que ¿no podrías revisar tus cálculos de energía?
Excelente respuesta! El n.° 3 está ligeramente matizado por las respuestas a ¿Cuánto puede hacer el rover Curiosity en Marte de forma autónoma, después de cuatro años de funcionamiento? pero matizado aún más en la dirección opuesta por ¿Quién descubrió “Egg Rock”? ¿El rover Curiosity o la gente?

Hay algunos problemas que tengo con el uso de una excavadora inteligente para el trabajo de exploración en Marte.

En primer lugar, una excavadora sería pesada y, por lo tanto, costosa para llegar a Marte. No sabemos qué tan competente es el regolito en Marte en varios lugares. Si la excavadora no es lo suficientemente fuerte, logrará poco.

Una excavadora podría funcionar bien si la parte superior del lecho rocoso es relativamente plana, pero puede haber problemas si es ondulado u ondulado.

El otro problema que tengo es que el regolito también es importante y tiene una historia que contar y se pueden extraer datos significativos de él. Limpiar el regolito a granel, sin haber investigado adecuadamente el regolito, no es una buena técnica de exploración. Es posible que se destruya algo importante y que los datos se pierdan o se vean comprometidos.

Gracias por tu comentario. Una excavadora pequeña no sería tan pesada. Según Wikipedia, el regolito es una capa de depósitos sueltos, por lo que una excavadora podría manejar eso. Por supuesto, es importante investigar el regolito, por lo que limpiarlo poco a poco sería una buena técnica. El rover está ahí para una investigación cuidadosa. Una excavadora inteligente podría ser sensible a la resistencia del lecho rocoso para que pueda adaptarse a la ondulación.
Una excavadora pequeña y liviana no será lo suficientemente poderosa para remover el regolito. Se necesita peso para obtener una alta fricción con el suelo y, por lo tanto, una gran fuerza para mover el regolito.
@Uwe Sí, se necesitarían pruebas para determinar el peso necesario de la excavadora. ¿Pero no serían suficientes 2.000-4.000 kg?
@Conelisinspace Podría viajar ligero, luego recoger y cargar algunos cantos rodados o grava como lastre; el peso operativo podría ser mucho mayor que el peso de la carga útil. ¡Esta es una idea interesante!
@ Sí, esta idea de lastre es interesante, pero ahora creo que, según una de las respuestas, una excavadora con la ayuda de un martillo neumático es más adecuada para excavar, por ejemplo, para buscar hielo de agua y dióxido de carbono dentro del regolito.

Una excavadora puede ser útil para eliminar grandes volúmenes de regolito. Pero para tomar muestras del suelo, solo necesita perforar un pequeño agujero. No necesita una excavadora para hacer esto, un rover equipado con un taladro y puede ser una pala pequeña en un brazo robótico servirá. Es posible tomar varias muestras en distancias cercanas o mayores, según sea necesario.

En los estudios geológicos de la Tierra de un lugar para construir un edificio grande, no usan una excavadora para examinar el suelo, usan un taladro para ver qué hay debajo de la superficie.

¿No crees que Curiosity no es adecuado para perforar un agujero de 1 m de profundidad en el subsuelo?
@Conelisinspace Tal vez sea curiosidad, pero los futuros rovers pueden perforar. Ver ¿Ofrecerá el rover ExoMars alguna capacidad científica única? por ejemplo.
¿Cuáles son los inconvenientes de usar una excavadora inteligente en Marte para ayudar a un rover?
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