本週，來自NASA和伊利諾伊大學芝加哥分校的研究人員正在威斯康星州門多塔湖的冰凍表面上，為星際探索做準備。在他們下方，厚度超過一英尺（30釐米）的冰層下，美國宇航局的新型環境無擾冰下機器人南極探險者（ENDURANCE）正在繪製湖泊的水下地形圖。如果本次及後續航行取得成功，類似的探測器可能會在2028年之前被派往木星衛星木衛二冰凍表面下的疑似液態水域進行導航。
ENDURANCE是美國宇航局天體生物學探索行星科學和技術（ASTEP）計劃資助的230萬美元專案，它是一種設計在冰下水域執行的自主飛行器。其任務是：收集環境資料（如微生物生命樣本）並建立海底地形的三維地圖。
門多塔湖的努力是今年晚些時候在南極洲永久凍結的邦尼湖進行的為期一個月的任務的預演。邦尼湖表面覆蓋著高達15英尺（4.5米）厚的冰層。該湖泊長約2.5英里（4公里），寬1英里（1.6公里），深130英尺（40米），位於南極大陸的麥克默多幹谷，之所以選擇這裡，是因為其極端條件與ENDURANCE在木衛二可能遇到的條件最為接近。如果這次南極洲之旅取得成功，ENDURANCE將在明年進行第二次測繪。
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從這些探險中收集的所有資料都將傳送到伊利諾伊大學的電子視覺化實驗室，研究人員將在那裡建立湖泊的3D影像、地圖和資料渲染圖。ENDURANCE從它進入水中的融化孔開始測繪。利用開口的GPS座標，該飛行器的位置由測量溫度、光線和水化學性質的感測器收集的資料確定。在八小時的任務中，收集到的資訊儲存在板載快閃記憶體盤中，以便稍後在地面上進行恢復和分析。
工人們用鏈鋸切割出一個10英尺（3.1米）乘14英尺（4.3米）的矩形潛水孔，為ENDURANCE在門多塔湖冰冷的表面上準備一個入口點。由於ENDURANCE透過冰洞進入和離開水下棲息地，因此它被設計成一種緊湊的飛行器——長約4.7英尺（1.4米），寬3.5英尺（1.1米），高2.6英尺（0.8米），在陸地上重約176磅（80公斤）。推進底盤使用商用元件以及定製設計的飛行電子裝置和推力向量控制器。預計最大行駛速度可達每秒5英尺（1.5米）。
大多數車載科學儀器都是基於光纖的，安裝在貫穿飛行器整個內部長度的流通管壁上。氯化物和電導率探頭在飛行器的後部感應相同的流動流。一個帶有照明的數碼相機位於右舷船頭（如果您面對潛艇的前方，則位於右側），用於捕獲每個體素（體素）內的可見光譜影像，以及拍攝底部沉積物影像。三維影像由體素組成，就像二維影像由畫素組成一樣。
ENDURANCE使用兩個鋰離子電池供電，它使用安裝在船頭、左舷（左側）和右舷的聲納陣列檢測並避開障礙物，這些聲納陣列可以警告該飛行器關於最遠328英尺（100米）遠的物體。聲納的探測範圍預計在ENDURANCE到達任何障礙物之前至少給它一分鐘的時間。
一旦ENDURANCE潛入水中，就會將一個超短基線收發器放入水中，併發出訊號，為自主飛行器提供一個參考點。這有助於該飛行器的測繪任務，也有助於研究人員找回他們的機器人潛艇。如果出現故障，導致ENDURANCE迷路或無法返回入口孔，那麼由於其執行環境惡劣，將會是災難性的。“當你把東西放入南極洲的湖泊時，你不想失去它，”美國宇航局天體生物學高階科學家約翰·魯梅爾說。
ENDURANCE是深層潛水器熱探險者（DEPTHX）的後續專案，該專案是美國宇航局資助的專案，由位於德克薩斯州德爾瓦萊的StoneAerospace公司領導，該公司是一家生產用於探索海洋深處以及深空的技術的製造商。去年，DEPTHX在墨西哥進行了廣泛的水下野外測試，其成功為ENDURANCE的任務鋪平了道路。
雖然DEPTHX在華氏86度（攝氏30度）的溫水中進行了測試，但ENDURANCE將在邦尼湖遇到華氏32度（攝氏0度）的條件，該湖的分層水域包含淡水和鹹水。在其表面附近，邦尼湖有一個約16英尺（5米）的淡水層，上面覆蓋著約110英尺（33.5米）的鹹水，後者的鹽度是正常海水的3倍，魯梅爾說。這種鹽度的增加會導致ENDURANCE的聲波表現出不同的行為，向上反彈的次數比在淡水或鹽度較低的水中要多。
美國宇航局對ENDURANCE的超凡脫俗的期望包括前往木衛二的旅行，魯梅爾說，該機構希望在二十年內實現。然而，在ENDURANCE準備潛入木衛二的海洋之前，它必須在地球上證明自己的實力，木衛二的海洋的特徵是高達12英里（20公里）厚的冰層，其上的水可能深達62英里（100公里）。魯梅爾說，一旦到達那裡，ENDURANCE可以在太空探索中發揮非常特殊的作用，他補充說，“它很可能成為第一個發現外星生命的飛行器。”