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[多圖]美國未來火星車大揭秘

2015年09月20日 宇宙奧秘-長篇 暫無評論 閱讀 215 次

據美國《連線》雜誌網站報道,在登陸火星後,機遇號和勇氣號火星車在過去5年裡都曾陷入火星土壤裡難以動彈。美國宇航局(NASA)對火星車發生的種種故障都記錄在案,以為更好地研製下一代新型外星車提供借鑒。

  2005年,機遇號火星車車輪陷入「煉獄」沙丘,而掙扎脫離這個沙丘花費了超過5個星期的時間,包括計畫、測試和小心翼翼的駕駛操作。陷住它的沙丘約有30厘米高,2.4米寬。 在上周,勇氣號火星車身陷一個科學家稱為「特洛伊」的沙坑。給勇氣號火星車下達指令的科學家團隊的已經暫時停止運行「勇氣」號,他們開始研究該火星車周邊的地形,打算在帕薩迪納美國宇航局噴氣推進實驗室利用一個試驗車進行驅動選項模擬實驗,希望使勇氣號火星車早日擺脫困境。但是勇氣號火星車的前景並不樂觀,它可能要被困在「特洛伊」沙坑長達數周,甚至永遠被困在那裡。


  但是科研人員通過改進設計,未來外星車將很可能輕而易舉地擺脫勇氣號和機遇號火星車遭遇的困境。 據悉,美國宇航局科學家正在研製一系列新型外星車,它們行進的方式非常獨特,在不遠的將來就會取代常常被困的勇氣號和機遇號火星車。


  「登山者」(CLIFFBOT)


美未來火星車大揭秘:可攀爬峭壁跳躍(組圖)
「登山者」(CLIFFBOT)

  對火星車來說最艱難的任務是攀爬陡峭的山坡。 火星最有趣的地貌,比如懸崖上暴露的岩石和隕石坑裡的溪谷,對於機遇號和勇氣號火星車來說都是無法到達的。 科學家們擔心火星車會在那裡翻車,或者如果它們進入隕石坑的溪谷,它們就無法返回。而「登山者」由於借鑒了登山者的登山技能,將能輕易地攀爬懸崖或深入隕石坑。 像登山運動員一樣,「登山者」被用改進的魚線緊緊栓在懸崖頂部的錨定物上。這樣「登山者」就能夠爬下80度的陡崖,在陡崖底部拍照,取回土壤樣本。


  「登山者」已經把雙腳弄髒了, 因為在過去的三個月,它一直在挪威進行場地練習。不過由於那裡過於寒冷,它的電池被凍壞,它也不得不躲避北極熊的侵擾。


  「攀巖者」(LEMUR)


美未來火星車大揭秘:可攀爬峭壁跳躍(組圖)
「攀巖者」(LEMUR)

  「攀巖者」純粹是依靠自身的靈敏性來解決攀爬難題。 「攀巖者」的全稱是有限征程機械用途機器人,設計用來幫助建造在軌飛行物。 攀巖者能夠在光滑的鏡子表面爬行,也能攀爬攀巖館裡的巖壁。 工程師們希望它能夠想攀巖者那樣在岩石或土壤上放置「抓手」。攀巖者僅有18英吋寬,因此它的功能很令人歎為觀止。


  「運動員」(ATHLETE)


美未來火星車大揭秘:可攀爬峭壁跳躍(組圖)
「運動員」(ATHLETE)

  龐大的「運動員」(全地形六腿宇宙探險者)是在「攀巖者」的基礎上改造而成。 「運動員」的設計用途是在月球表面運送人員和裝備,憑借大塊頭它能夠征服複雜地形。 「運動員」模型寬達4米,預計真正的「運動員」外星車幾乎是其兩倍大。 在月球的山坡上,「運動員」外星車速度能達到每小時6英里,而且其中心部位保持水平。 也許聽起來沒什麼,但是運動員外星車比勇氣號和機遇號火星車要快100多倍。自從兩台火星車登陸火星後,在5年多的時間裡,機遇號和勇氣號不過分別穿越了大約5英里的距離。 和已有的火星車不同,「運動員」不僅僅能繞過障礙物。 它能抬腿邁過障礙物,甚至它能做出像蠍子一樣的威脅動作。「運動員」外星車很可能會配合其他外星車一起使用,比如在歐巴馬就職典禮上出現的月球車。


  不過如何把這一昆蟲式的龐然大物運送到月球確是一個難題,工程師們擔心運過去它就會散架。 它們將會被拆分,運抵月球後就會像巨大的蜘蛛機器人一樣自動拼裝起來。 還有一種辦法就是把它分成兩個三條腿「運動員」,到時能拼裝在一起,或對接到其他月球車上。


  「跳躍者」(HOPPER)


美未來火星車大揭秘:可攀爬峭壁跳躍(圖)(2)
「跳躍者」(HOPPER)

  「跳躍者」能夠跳過小障礙物,因此它就不會浪費時間四處遊蕩。 這種外星車十分新穎,以至於美國宇航局還沒有給它起好首字母縮略詞名字,不過它卻是美國宇航局跳躍機器人中最新的一種,能夠省去圍著障礙物繞來繞去的時間和能量。 早期的跳躍機器人跳躍時頭部著地,因此需要頭盔保護,這意味著它們不能跳得遠,也不能運載易碎裝備。 「跳躍者」外星車卻能靈活地用六支裝有彈簧的腳著地。 在地球上,「跳躍者」能跳大約1英尺高,而由於月球引力只有地球上的六分之一,它能在月球上跳6英尺高。 「跳躍者」的六條腿也都是可操控的,它能夠在不同角度起跳和落地。 「跳躍者」腹部還裝有小型馬達陀螺儀,幫它校正方向,因此大可不必擔心它在跳躍過程中會摔下來。


  「輪軸」(AXEL)


美未來火星車大揭秘:可攀爬峭壁跳躍(圖)(2)
「輪軸」(AXEL)

  正如美國宇航局給這個新型外星車所起的名字一樣,「輪軸」看上去非常簡單,僅由一個兩側裝有輪子的圓柱體組成。這也是美國宇航局新型外星車最簡單的,但是其功能不容小覷。輪子能夠翻越過半米高的岩石,而且由於其結構非常對稱,「輪軸」外星車免除了外星車在陡峭山坡上最大的煩惱:翻車。Axel的機械臂可以繞輪軸進行360度旋轉。機械臂的用途是收集土壤樣本,並在遭遇複雜地形時為輪子提供推動力。


  美國宇航局工程師沃爾普說,「縱使它翻了個底朝天也不要緊,因為底朝天就是頭朝上,只不過是翻了個個兒」。


  同「登山者」一樣,輪軸外星車通過繩索和懸崖頂部的較大的外星車連接。繩索可以捲繞,「輪軸」能探索對未繫繩機器人來說太過陡峭而無法到達的區域。只不過「輪軸」外星車更為皮實,能夠承受更大的考驗。 「輪軸」的輪子能夠收起或充氣,在著陸時能夠緩衝很大的衝擊力。 美國宇航局曾對「輪軸」的工作樣式進行過模擬實驗。「輪軸」從宇航局「鳳凰」號登陸器實體模型的頂部甲板啟程,利用繩索向下「攀爬」一個露出地面的岩層, 途中遭遇多巖地形。 其機械臂尾端可以擺動,「輪軸」很順利地取回土壤樣本裝進連接兩個輪子的圓柱體中。接下來只需要通過繩索把「輪軸」搖回來即可。


  火星科學實驗室MARS SCIENCE LABORATORY


美未來火星車大揭秘:可攀爬峭壁跳躍(圖)(2)
火星科學實驗室MARS SCIENCE LABORATORY

  在美國宇航局新型外星車中,我們不得不提有最強火星車之稱的「火星科學實驗室」。「火星科學實驗室」是在勇氣號和機遇號火星車基礎上改進研製的。儘管美國宇航局計畫於2011年發射「火星科學實驗室」,但這已是一推再推,而且該項目一直受到研製費用不斷增加和一系列技術難題所困擾。其中最大的難題就是,「火星科學實驗室」能夠避免勇氣號和機遇號經常化身陷沙坑的麻煩嗎?


  美國宇航局計畫把「火星科學實驗室」設計成最強大的火星探索飛船,它有六個輪子,體積是勇氣號和機遇號的兩倍,大約跟一輛小型運動型多用途車一樣。它將比以往的任何任務都更加詳細的研究火星的氣候和地質概況。因為「火星科學實驗室」的體積是勇氣號和機遇號兩倍大,所以在岩石地形上它能夠跨越兩倍高或兩倍深的障礙物。


  但是問題是,體積越大、重量越重,火星車就會陷得越深。美國宇航局科學家表示,「火星科學實驗室」產生的地面壓力和機遇號及勇氣號一樣大,它肯定也會遇到同樣問題。有科學家表示,「火星科學實驗室」可以改裝更大的輪子,或少帶科學儀器。但是也有科學家表達了不同意見,更大的輪子意味著難以運載,而少帶科學儀器勢必不利於開展科學研究。


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