[論文レビュー] Gone with the Wind ON_Mars (GOWON): A Wind-Driven Networked System of Mobile Sensors on Mars

Faranak Davoodi, Ali Hajimiri+4 more|arXiv (Cornell University)|Feb 17, 2012

Planetary Science and Exploration被引用数 4

ひとこと要約

GOWONは、火星の風を利用して推進力とエネルギーを獲得する、自己駆動型の移動型センサー網を提案する。風力と太陽光エネルギーを活用することで、長期間にわたり低コストで多様な地形やレアな現象（例：バイオスイグネチャ）を含めた大規模な地表探査を可能にし、従来のローバーの探査範囲を大幅に拡大する。

ABSTRACT

We propose a revolutionary way of studying the sur-face of Mars using a wind-driven network of mobile sensors- Gone with the Wind ON_Mars (GOWON). GOWON is envisioned to be a scalable, 100% self energy-generating and distributed system that allows in-situ mapping of a wide range of phenomena in a much larger portion of the surface of Mars compared to earlier missions. It could radically improve the possibility of finding rare phenomena like bio signatures through random wind-driven search. It could explore difficult terrains that were beyond the reach of previous missions, such as regions with very steep slopes, cluttered surfaces and/or sand dunes; GOWON is envisioned as an on going mission with a long life span. It could achieve any of NASA's scientific objectives on Mars in a cost-effective way, leaving a long lasting sensing and searching infrastructure on Mars. GOWON is a 2012 Step B invitee for NASA Innovative Advanced Concept (NIAC). It addresses the challenge area of the Mars Surface System Capabilities area. We believe the challenge to be near-term, i.e., 2018-2024.

研究の動機と目的

• 火星の地表探査を長期間にわたり実施可能なスケーラブルで、100%自己エネルギー生成が可能なシステムの開発。
• 以前の火星ミッションの制限を超えて、急斜面、砂丘、ごみくずの多い表面など、困難な地形に到達可能にする。
• 風の自然な流れに従ってランダムに移動することで、バイオスイグネチャのようなレアな現象を検出する確率を高める大規模な火星領域の探索を可能にする。
• 長期間にわたり安定して稼働する分散型センシングインfra構築を実現し、複数のNASA科学的目標をコスト効率よく支援する。
• 2018–2024年の近い将来の火星地表移動性およびセンシング能力の課題に応える。NASAのイノベイティブ・アドバンスド・コンセプト（NIAC）の目標と整合する。

提案手法

• 火星の風に自然に駆動される小型で軽量な移動型センサーを採用する。
• 各センサーには太陽光や風力によるエネルギー収集機構を装備し、100%自己充足を実現する。
• ネットワーク化されたセンサーにより、分散型システム全体でデータ共有と協調センシングを可能にする。
• 空力的形状と低摩擦移動機構を活用し、多様な地形での風力駆動移動性を向上させる。
• 人為的干渉なしに長期にわたり稼働する恒久的で持続的なインfraとして設計される。
• 多数のセンサーを一括展開することで、自然な風のパターンに従った広域的かつランダムな探査を実現する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 風力駆動型で自己エネルギーを生成する移動型センサー網は、火星で持続的かつ大規模な地表探査を実現できるか？
• RQ2 このようなシステムは、砂丘や急斜面のような地質的に複雑または危険な地形に、どの程度効果的に到達・探査できるか？
• RQ3 ランダムな風力駆動移動性は、バイオスイグネチャのような希少または局所的現象の検出確率をどの程度向上できるか？
• RQ4 火星環境下で自己持続的エネルギー収集により、長期間にわたり自律的運用を維持することが可能か？
• RQ5 このシステムは、複数のNASA科学的目標を達成するための、コスト効率が良くスケーラブルな従来型ローバーの代替手段として実現可能か？

主な発見

• GOWONのコンセプトは、過去のミッションよりもはるかに広大な火星表面領域のイン・サイトマッピングを可能にする設計である。
• 風力と太陽光エネルギーによる完全な自己駆動により、ミッション主導の電源供給が不要となる。
• ネットワーク化された移動型センサーは、従来到達が困難だった地形、例えば砂丘や急斜面に到達可能である。
• ランダムな風力駆動移動性により、バイオスイグネチャのような希少または局所的現象の検出確率が向上する。
• 長期間にわたり安定稼働する恒久的インfraとしての設計であり、数年間にわたり複数の科学的目標を支援可能である。
• GOWONは2012年にNASAのイノベイティブ・アドバンスド・コンセプト（NIAC）のステップB招待候補に選ばれており、高い技術的・戦略的ポentialを示している。