Для будущих пилотируемых экспедиций на Марс кислород, безусловно, является необходимым элементом, как для дыхания космонавтов, так и в качестве компонента ракетного топлива. Ключевой стратегией обеспечения экономической целесообразности таких миссий является использование существующих марсианских ресурсов для производства кислорода.
Марс с его богатыми запасами льда обладает значительным потенциалом для реализации этого метода. Вода состоит из водорода и кислорода. Ученые сосредоточили свое внимание на использовании катализаторов — веществ, способных вызывать химические реакции разделения молекул воды с выделением газообразных кислорода и водорода.
В связи с этим группа исследователей разработала робота-химика с искусственным интеллектом, которому удалось создать катализатор, способный производить кислород из марсианских ресурсов. Их исследование опубликовано в журнале .
Научный прорыв благодаря искусственному интеллекту
Робот-химик, созданный исследовательской группой, является автономным. Он добровольно провел детальный анализ химического состава пяти метеоритов с Марса. Вооружившись мощным лазером, робот смог точно определить шесть элементов, присутствующих в метеоритах в значительных количествах: железо, никель, кальций, магний, алюминий и марганец. Присутствие этих элементов особенно важно, поскольку они являются потенциальными компонентами для создания катализаторов, необходимых для получения кислорода на Марсе.
Затем робот приступил к выполнению сложнейшей задачи — определению оптимального сочетания этих элементов для создания эффективного катализатора. При наличии 3,7 млн возможных комбинаций ручной подход занял бы очень много времени, а то и вовсе был бы невозможен. Именно здесь на помощь пришел искусственный интеллект, позволивший роботу в рекордно короткие сроки предсказать наиболее перспективную комбинацию для синтеза эффективного катализатора. Благодаря искусственному интеллекту робот смог значительно сузить поле возможностей и сконцентрироваться на наиболее перспективных комбинациях.
На основе этих прогнозов робот изготовил и испытал более 200 различных катализаторов. В результате экспериментов был создан особо эффективный катализатор, сравнимый с лучшими катализаторами, использовавшимися на Земле всего десять лет назад. Этот успех, несомненно, является важнейшей вехой, поскольку демонстрирует возможность получения кислорода на Марсе из местных ресурсов.
На пути к автономности на Марсе
Катализатор, разработанный автономным химическим роботом, представляет собой значительный шаг вперед в деле колонизации Марса, прежде всего благодаря своей способности эффективно функционировать в экстремальных условиях, характерных для марсианской среды. Катализатор рассчитан на работу при температуре около -37 °C. Способность катализатора непрерывно работать в течение более шести суток свидетельствует о его прочности и надежности, что является необходимым качеством для оборудования, предназначенного для использования в космосе или во враждебной внеземной среде.
Эффективность этого катализатора тем более поразительна, что всего за 15 часов он способен преобразовать среду комнаты площадью 100 кв. м на Марсе до уровня содержания кислорода, сопоставимого с земным. Такая эффективность крайне важна, поскольку она означает, что марсианская среда обитания может быть создана для человека в относительно короткие сроки, используя имеющиеся на месте ресурсы. При этом отпадает необходимость в транспортировке больших количеств кислорода с Земли, что представляет собой серьезную логистическую проблему и требует больших затрат.
Перспективы и задачи на будущее
Интеграция искусственного интеллекта в космические исследования, проиллюстрированная здесь разработкой катализатора для производства кислорода на Марсе, является важным шагом вперед. Однако следует признать, что ИИ, несмотря на свою главенствующую роль, не заменяет человеческий опыт, а скорее дополняет его. Ученые играют важную роль в определении целей, программировании алгоритмов ИИ и интерпретации результатов. Такая синергия между человеком и машиной создает динамику, при которой эффективность ИИ направляется и усиливается человеческим опытом, что позволяет добиваться более быстрых и точных результатов.
В контексте освоения космоса автономные роботы-химики представляют собой огромный потенциал. Их способность действовать автономно в неблагоприятной среде и принимать самостоятельные решения особенно хорошо подходит для экстремальных условий, встречающихся в космосе. Эти роботы могут выполнять сложные задачи без непосредственного контроля. Это несомненное преимущество для полетов в отдаленные регионы Солнечной системы, где связь с Землей может быть отложена или невозможна. Сотрудничество между искусственным интеллектом и учеными обещает сделать космические миссии более гибкими, более эффективными и, возможно, более амбициозными.
ВИДЕО: Демонстрация работы робота-химика.