借助 SWIM 概念，一个探测器将在冰下释放数十个游泳机器人。

我们太阳系中的海洋世界是寻找地球以外生命的有吸引力的地方。

科学家们认为，在厚厚的冰壳之下，木星的卫星欧罗巴和土星的卫星土卫六和土卫二很可能拥有海洋。在地球上，海洋充满了生命，但在这些冰冷的卫星上是否可能出现同样的情况？

未来的任务可能会揭示海洋世界是否适合居住，如果适合，冰下可能存在什么样的生命。NASA 的Europa Clipper和欧洲航天局的 Jupiter Icy Moons Explorer 等轨道器将在本十年内飞越欧罗巴，而名为 NASA 的Dragonfly的漫游者大小的无人机将于 2027 年发射，并在 2030 年代到达土卫六。

撰写 2022 年行星十年调查的科学家建议将Orbilander 任务发送到土卫二，该任务将在 2050 年代在土星的小卫星上运行和着陆。

但探索具有挑战性的地形以及海洋本身可能需要看起来更像科幻小说的技术。

以下是美国宇航局位于加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室正在探索的一些概念，这些概念有朝一日可能会转变为在外星世界冰下潜水的任务。

跳冰

对覆盖欧罗巴和土卫二的冰冻地形知之甚少，因此任何探索这些世界表面的任务都可能不得不在险恶的景观中航行。

一个名为 SPARROW 的概念，或海洋世界的蒸汽推进自主检索机器人，将能够跳过任何危险，例如称为 penitentes 的长冰刀片。

“欧罗巴的地形可能非常复杂，”JPL 机器人专家和该概念的首席研究员 Gareth Meirion-Griffith 在一份声明中说。“它可能是多孔的，可能布满裂缝，可能有几米高的忏悔者可以阻止大多数机器人的前进。但 SPARROW 完全不知道地形；它有完全的自由穿越原本不适宜居住的地形。”


这幅插图描绘了 SPARROW，这是一种蒸汽动力机器人概念，可以跳过危险的冰冷地形。

该概念包括一个作为球形机器人基地的着陆器。这个类似于笼子的球，大约有足球那么大，包括仪器和推进器。

SPARROW 球不依赖燃料，而是使用融化的冰产生的蒸汽。海洋世界的低重力将使球及其蒸汽动力推进器能够跳跃数英里。

着陆器将收集并融化冰，然后将水装入 SPARROW。机器人球的引擎可以加热水以产生蒸汽增压。

SPARROW 上的仪器可用于收集可在着陆器上分析的样本。

更多的麻雀可能比一个更适合探索这些神秘而遥远的世界。

水下漫游

自 1997 年以来，科学家们一直在使用漫游车研究火星，并发现有关其过去可居住性的有趣细节。


水下漫游车 BRUIE 于 2015 年在阿拉斯加的一个北极湖中进行测试。

用于冰下探索的浮力漫游者或 BRUIE 将以几乎相同的方式运行——只是在土卫二或欧罗巴的海洋内，而不是在陆地上。

探索海洋世界的漫游车需要自己导航。BRUIE 原型机长约 3 英尺（1 米），有两个轮子帮助它在冰面上倒转。浮动漫游车收集的图像和数据将使科学家能够研究“冰水界面”。

“我们发现生命通常生活在海底和顶部的冰水界面。大多数潜水器在调查这个区域时都面临着挑战，因为洋流可能会导致它们坠毁，或者它们会浪费太多电源保持位置，”该概念的首席工程师安迪·克莱什在一份声明中说。

“然而，BRUIE 使用浮力来保持锚定在冰上，并且不受大多数​​水流的影响。此外，它可以安全地关闭电源，仅在需要进行测量时才打开，这样它就可以花费数月时间观察水下——冰环境。”


美国宇航局喷气推进实验室的工程师已经测试了 BRUIE 原型，以在南极洲的冰层下寻找生命。

JPL 的工程师已经在地球上北极、阿拉斯加和南极洲的类似环境中完成了漫游车的测试。

“覆盖这些遥远海洋的冰壳是通向下方海洋的窗口，冰的化学成分可以帮助养活这些海洋中的生命，”喷气推进实验室 BRUIE 项目的首席科学家凯文汉德在一份声明中说。“在地球上，覆盖我们极地海洋的冰起着类似的作用，我们的团队对水与冰相遇的地方发生了什么特别感兴趣。”

在冰下游泳

一个小而强大的方法是将手机大小的游泳机器人装入一个称为低温机器人的探测器中，该探测器可以融化欧罗巴和土卫二上的冰壳。一旦在水下，小型游泳者的舰队就可以自由地探索外星海洋。

独立微型游泳者传感 (SWIM) 概念在 NASA 创新先进概念计划的第二阶段获得了 600,000 美元的资金，该计划将允许对原型进行测试。


此图显示了 NASA 低温机器人概念，该概念在着陆器下方数英里处部署了微型楔形机器人。

“我的想法是，我们可以在哪里采用微型机器人，并以有趣的新方式应用它们来探索我们的太阳系？” JPL 的机器人机械工程师 Ethan Schaler 在一份声明中说。“借助一群小型游泳机器人，我们能够探索更大体积的海水，并通过让多个机器人在同一区域收集数据来改进我们的测量。”

每个游泳机器人长约 5 英寸（12.7 厘米），其中大约四打可以装入直径为 10 英寸（25.4 厘米）的冷冻机器人的一部分内。探测器内仍有放置科学仪器的空间，它将依靠热核电池来融化冰层。

低温机器人的基地将是表面上的着陆器，它将作为探测器与地球之间的通信中继。

每个游泳机器人都有自己的推进器、计算机和超声波通信，以及可以记录温度、压力、酸度和盐度的传感器。在第二阶段，沙勒将添加可以搜索生命迹象的化学传感器。

“如果经过这么多年进入海洋，你从冰壳中穿过错误的地方怎么办？如果那里有生命迹象，但你进入海洋的地方没有生命迹象怎么办？” JPL 的 SWIM 团队科学家 Samuel Howell 说，他也在 Europa Clipper 上工作。“通过将这些成群的机器人带到我们身边，我们将能够看到‘那里’，探索比单个冷冻机器人所允许的更多的环境。”