잠재적으로 거주할 수 있는 지하 바다가 있는 거대한 행성의 얼음으로 덮인 위성이 태양계에서 발견된 이후 질문이 생겼습니다. 그곳에 생명체가 있습니까? 그러나 지구에서 수억 킬로미터 떨어진 차가운 바다에서 생명체의 증거를 찾는 것은 엄청난 어려움을 안고 있습니다. 사용되는 과학 장비는 극도로 정교해야 하며 강렬한 방사선과 낮은 온도를 견딜 수 있어야 합니다. 또한, 계측기는 과학적으로 유효한 생명 증거를 함께 제공할 수 있는 다양하고 독립적이며 보완적인 측정을 수행할 수 있어야 합니다.
미래의 생명체 탐지 임무가 직면할 수 있는 문제를 해결하기 위해 NASA 제트 추진 연구소 팀은 다른 어떤 것과도 비교할 수 없는 강력한 과학 장비 세트인 OWLS를 개발했습니다.
Oceans Worlds Life Surveyor의 약자인 OWLS는 액체 샘플을 받아 분석하기 위한 것입니다. 그것은 모두 자동화된 8개의 기기를 가지고 있으며 지구에 있는 실험실에서 수십 명이 작업해야 합니다.
OWLS의 가능한 응용 프로그램 중 하나는 토성의 위성 Enceladus에서 분출하는 연기 기둥에서 물을 분석하는 데 사용하는 것입니다. 과학자들은 이러한 상황에서 생명의 화학적 및 생물학적 징후를 모두 찾기 위해 개발할 수 있는 가장 강력한 도구 시스템을 만들고 싶었습니다.
5년 간의 작업 끝에 6월에 설계 팀은 캘리포니아 동부 시에라에 있는 Mono Lake의 염수에서 장비를 테스트했습니다. OWLS는 인간의 개입 없이 이러한 징후를 식별하기 위해 임베디드 소프트웨어를 사용하여 생명의 화학적 및 세포적 징후를 감지했습니다.
우리는 OWLS 제품군의 1세대를 시연했습니다.”라고 프로젝트 리더인 Peter Willis가 말했습니다. 다음 단계는 특정 임무 시나리오에 맞게 사용자 정의하고 소형화하는 것입니다.
OWLS 팀이 직면한 주요 어려움은 우주에서 액체 샘플을 처리하는 방법이었습니다. 지구에서 과학자들은 샘플을 제자리에 유지하기 위해 중력, 적당한 실험실 온도 및 기압에 의존할 수 있지만, 그러한 조건은 태양계를 통과하는 우주선이나 얼어붙은 행성의 표면에는 존재하지 않습니다. 따라서 과학자들은 액체 샘플을 추출하여 우주에서 처리할 수 있는 두 가지 장치를 개발했습니다.
해양 세계의 생명체가 어떤 형태를 취할지 명확하지 않기 때문에 OWLS는 개별 분자에서 미생물에 이르기까지 크기 범위를 측정할 수 있는 가능한 한 광범위한 도구를 포함해야 했습니다.
이를 위해 두 개의 하위 시스템이 프로젝트에 결합되었습니다. 하나는 여러 기기를 사용하는 다양한 화학 분석 방법을 사용하고 다른 하나는 시각적 신호를 연구하기 위해 여러 현미경을 사용합니다.
OWLS 현미경 시스템은 세포를 이미징할 수 있는 최초의 우주 공간이 될 것입니다. 이것은 샘플 전체에서 세포와 움직임을 식별할 수 있는 디지털 홀로그램 현미경을 염료를 사용하여 화학 및 세포 구조를 관찰하는 2개의 형광 이미저와 결합합니다. 그들은 함께 1 마이크론 미만의 해상도로 겹치는 보기를 제공합니다.
ELVIS(Extant Life Volumetric Imaging System)라고 하는 현미경 하위 시스템에는 드물게 움직이는 부품이 없습니다. 그리고 기계 학습 알고리즘을 사용하여 실제 움직임을 추적하고 살아있는 유기체에서 자연적으로 발견되는 형광 분자 또는 세포 부분과 관련된 추가 염료에 의해 조명되는 물체를 감지합니다.
훨씬 더 작은 형태의 증거를 탐색하기 위해 OWLS는 본질적으로 가압 액체 샘플을 준비하고 생명의 화학적 구성 요소인 모든 종류의 아미노산 및 어떻게 지방산과 유기 화합물.
시스템은 매우 민감하여 알려지지 않은 형태의 탄소도 감지할 수 있습니다. OCEANS 개발을 이끈 피터 윌리스(Peter Willis)는 상어를 10억 개의 물 분자 중 하나의 혈액 분자의 냄새를 맡을 수 있고 혈액형도 결정할 수 있는 상어에 비유합니다. NASA의 피닉스 화성 착륙선에 있는 MECA(현미경, 전기화학 및 전도도 분석기) 기기에 이어 우주에서 액체의 화학 분석을 수행하는 두 번째 기기 시스템이 될 것입니다.
OCEANS는 모세관 전기영동이라고 하는 기술을 사용하며, 본질적으로 전류를 시료에 통과시켜 시료를 구성 요소로 분리합니다. 그런 다음 샘플은 유기 화합물을 식별하는 가장 강력한 도구인 질량 분석기를 포함하여 세 가지 유형의 검출기로 보내집니다.
이러한 하위 시스템은 엄청난 양의 데이터를 생성하며 제한된 데이터 전송률로 인해 그 중 약 0.0001%만 지구로 다시 보낼 수 있습니다.
따라서 OWLS는 소위 항공 과학 기기의 자율성을 염두에 두고 설계되었습니다. 알고리즘을 사용하여 컴퓨터는 집으로 보낼 가장 흥미로운 데이터만 분석, 일반화, 우선 순위 지정 및 선택하고 아직 탑재된 정보의 선언문을 제공합니다.
이제 우리는 보다 정교한 도구가 필요한 질문을 하기 시작했습니다.”라고 프로젝트의 오프라인 도구 시스템 엔지니어인 Lukas Mandrake가 말했습니다. 이 다른 행성 중 일부는 거주할 수 있습니까? 생명체가 존재할 수 있다는 암시가 아니라 생명체에 대한 건전한 과학적 증거가 있습니까? 이를 위해서는 많은 데이터를 수집하는 도구가 필요하며 이것이 OWLS와 OWLS의 과학적 자율성이 설계된 이유입니다.”
2022-10-09 13:57:14
작가: Vitalii Babkin