バイオニックロボットが行動を起こす、エイリアンの探査機はどれほど奇妙なものになるのか？

最近、NASAはエンケラドゥスへ移動して氷層を探索する予定の、開発中のヘビ型ロボットを公開した。異星の気候や地理的条件は地球とは大きく異なることを考慮すると、探査機はミッションを完了するためにどのような独自の設計を採用する可能性があるでしょうか?彼らは新しい環境に適応するためにどんな技を披露するのでしょうか？

ロボットヘビが氷の世界に挑戦

このアメリカのヘビ型ロボットは重要な任務を担っており、その科学名は「宇宙生物学的存在生命調査機」です。名前が示すように、その主な使命は、エンケラドゥスの表面の氷の下の未知の世界を探査し、地球上の生命が宇宙で唯一のものであるかどうかを確認することです。

近年の研究では、エンケラドゥスの海には生命誕生に必要な6つの基本元素がすべて含まれている可能性が高く、エンケラドゥスの氷層には生命を構成する基本物質であるアミノ酸が含まれていることがわかっています。そのため、科学者たちは長い間、エンケラドゥスの内部海に生命が存在するかどうかに興味を抱いてきました。現在の深宇宙探査の結果に基づくと、エンケラドゥスは生命が存在する可能性が最も高い太陽系外惑星の 1 つであると考えられています。

しかし、探査機が計り知れない困難を乗り越えてエンケラドゥスの表面に到達した後も、生命の「謎」を解明するためには、計り知れない氷の割れ目（そこから有機分子を含む大きな煙が宇宙に噴出する）を乗り越え、迷路のような氷のトンネルを通り抜け、さらに未知の地底海を探索する必要がある。これらのタスクは従来の探査車が達成するのは困難であるため、研究者はバイオニクスの成果を活用する必要があります。結局のところ、地球の地形は豊かで多様であり、さまざまな動物の体型は、多くの場合数十億年にわたるテストを経て、特定の環境に適応するように進化してきました。

「宇宙生物現存探査機」は、地球外惑星の探査を目的としたヘビ型ロボットの第一世代で、全長約4メートル、重さ約100キログラム。胴体は10個の同一の回転セグメントで構成され、外側は滑らかな氷の表面にしっかりと接着できるよう、らせん状のエッジを持つ3Dプリントの「ヘビ皮」で覆われています。さらに、このロボットヘビには一定の自己修復能力があり、必要に応じて自力で危険から逃れようとするとの報告もある。形状記憶合金を使用し、ヤモリが生き残るために尻尾を切断するのと同じような緊急処置を施す可能性が高い。

NASAは重要な情報をあまり公開していないが、ロボットヘビの人工知能レベルは大幅に進歩したと推測できる。見知らぬエンケラドゥスでは、ロボットヘビはほぼ常に予期せぬ困難や危険に遭遇します。距離が長いため、土星と地球の間で無線信号が片道送信されるのに1時間以上かかります。地球チームには、ロボットヘビを遠隔操作するのに十分な時間がないのは明らかだ。ロボットヘビには、強力な環境認識能力、自己識別・判断能力、自律的な意思決定・行動能力が求められるようです。

この目的のために、研究者らはロボットヘビに4組のステレオカメラとライダーを装備し、レーザーパルスを使用して周囲の環境の3Dマップを作成し、リアルタイムの認識を確実に行えるようにした。デジタルマップと高度なアルゴリズムの助けを借りて、計画されたルートの危険レベルを評価し、最も安全な進路を見つけることができます。現在、ロボットヘビは地球上の氷河や火山地帯でテストされている。将来、異星惑星の表面での現地の状況や時間に適応し、より複雑なミッション地形に適応できるようになれば、宇宙探査分野における人工知能の新たなブレークスルーとなるだろう。

バイオニックロボットはさらに素晴らしい

砂丘から飛び出す巨大な機械のサソリ、ひらひらと舞い降りてくる奇妙な機械の鳥、走り回って吠える機械の恐竜... 現在はSF映画やテレビ番組でしか見られないこれらのエキサイティングなシーンが、将来は遠い惑星に現れるかもしれません。しかし、彼らが異星の惑星にもたらしたのは血なまぐさい殺戮ではなく、宇宙探査における人類のたゆまぬ自己改善である。

現在、無人ヘリコプターが火星上空を低空飛行することが多く、海外の研究者はバイオニクスの成果を活用して火星の環境により適応した探査機を開発している。 2018年、NASAは「火星ビー」プロジェクトを立ち上げた。これは本物の蜂とサイズが似ており、指の爪ほどの平らな面にドッキングできる小型の模擬ロボットである。しかし、その翼はセミの羽のような形をしており、薄い空気の揚力をより有効に活用し、よりエネルギー効率よく飛行することができます。

マイクロエレクトロニクス技術の進歩により、機器の小型化が大幅に進み、軽量のロボット蜂でも基本的な観察作業を行うことができるようになりました。将来的には、着陸船が火星に着陸した後、数十匹のロボット蜂の群れがプログラムに従って分散して周辺地域を探索し、火星の表面にある大きな洞窟を発見し、微生物の痕跡を探すことに重点を置くことができるようになる。当然のことながら、同じコストで、より多くのロボット蜂があらゆる気孔に侵入でき、洞窟などの特殊な環境への適応性が向上するため、タスクの実行において大型ローバーよりも効率的かつ効果的になります。

エイリアンの探査車は、いたるところにある瓦礫や穴を常に警戒しなければならず、また、その進みも遅いため、「制約」から抜け出す必要がある。昆虫や鳥のホバリング能力を借用したマルチロータードローン、マンタの流線型の体型を利用した滑空する膨張式探査機...多くの解決策が雨後の筍のように出現した。

研究者が、異星の大気が探査機の安定した飛行を支えることができるかどうか懸念を抱いている場合、要件を下げて、探査機を単に「飛び上がらせる」こともできるかもしれない。

多国籍の月探査計画にはホッピング探査機が含まれており、その多くは野球ボールや拳ほどの大きさしかない。チタン合金製の単脚構造を採用し、脚の形状がバッタを模したものもある。 1メートル以上の高さまでジャンプし、時速15キロメートルの速度で水平移動することができます。球体の突き出た端を使って力を発生させ、少し跳ねてから落下後に前方に転がる海の生物のように、信頼性をより重視するものもあります。

構造設計、材料、電力などの条件がより完璧になるにつれて、ジャンププローブは大規模なソリューションを試すことができます。いわゆる「マシンカンガルー」は海外でも実証されている。スーツケースほどの大きさで、最大5メートルの高さまでジャンプでき、水平速度は時速40キロメートル近くに達することができます。このソリューションは、地形検出機能、電力、耐衝撃性などに対するより高い要件を要求します。

将来を見据えると、人工知能技術とバイオニクスの成果の強力な組み合わせは、間違いなく宇宙探査に大きな弾みを与えるでしょう。人類が異星惑星の複雑な地形について十分な情報を蓄積し、材料科学と成形技術が大きな進歩を遂げれば、新しいコンセプトの探査機は、目標の惑星に到着した後、さまざまな地形や気候条件に基づいて、インテリジェントかつ自律的な判断を下し、さまざまなロボット生物に変形できるようになるかもしれません。

海に遭遇すると、ロボットイルカは泳いだり飛び跳ねたりします。山に遭遇すると、ロボットのハヤブサは翼を広げて飛び立ちます。平原に遭遇すると、ロボットの馬は猛スピードで走ります。森に遭遇すると、ロボットサルは登ったりジャンプしたりします。謎の生物に遭遇した場合でも、複数の小型および中型の探知機がすぐに結合して、ロボットのティラノサウルス・レックスやロボットのマンモスのような大型のものに変わり、数回の咆哮を上げて潜在的な脅威を追い払う... つまり、孫悟空の72の変化は古代人には神話と考えられていましたが、将来現実になり、人類が異星の惑星をより効率的に探索するのに役立つ可能性があります。 （著者：孫飛）