
NASA 過去幾代火星探測車都是外形友善的機器人,它們有著類似頭部的桅杆和攝影機般的眼睛,很容易被擬人化,深受人們喜愛。下一代探測車可能就沒那麼可愛了——它們看起來更像中世紀的戰鎚。
「火衛一勘測者」是史丹佛大學、麻省理工學院和美國太空總署噴射推進實驗室的研究人員提出的新概念。這艘太空船將造訪火星衛星火衛一,或者可能是一顆小行星。之後,一艘或多輛類似狼牙棒的探測車將從母艦(母艦將留在軌道上)上釋放,在火衛一或小行星表面跳躍翻滾。史丹佛大學航空航天系助理教授馬可·帕沃內提出了這個想法,並將這些跳躍的探測車暱稱為“刺猬”(這名字肯定比狼牙棒聽起來更歡快)。
跳躍式探測器是未來行星探測器的熱門設計,因為它們比漫遊車能夠覆蓋更廣闊的地形,並且可以輕鬆穿越峽谷和其他危險區域。使用跳躍式探測器不會遇到車輪卡住等問題,而這正是導致NASA「勇氣號」火星探測器失敗的原因。麻省理工學院和德雷珀實驗室聯合研發的月球跳躍式探測器原型——「地球、月球和低重力模擬器」(Talaris)——正在角逐Google月球X大獎。原型利用涵道風扇和壓縮氮氣來實現懸停和跳躍。
這些「刺蝟」機器人不需要太多能量就能跳上火衛一——這顆火星衛星的引力場比火星弱1000倍——所以它們的慣性旋轉就能輕鬆地推動它們前進。具體操作如下:史丹佛大學新聞社稱,火衛一勘測者號(Phobos Surveyor)大小與咖啡桌相仿,配備兩塊傘狀太陽能電池板,它將前往火衛一併繪製其地形圖。幾個月後,它將依序釋放五到六隻「刺蝟」機器人,每次釋放一隻,間隔幾天。探測器之間會相互通信,確定每隻「刺蝟」機器人的位置,並決定它下一步應該跳到哪裡。
每隻刺蝟都包含三個可繞三個軸旋轉的圓盤,不同速度的旋轉會產生慣性力,使它們移動。快速旋轉可使它們跳躍,更快的旋轉則會使它們在表面上彈跳。輕微的旋轉會使刺蝟略微翻滾。為什麼要加上尖刺呢?尖刺可以確保刺蝟在任何地形上都能穩固著地,無論是堅硬的岩石還是柔軟的沙地。
將全球視野與實地測量結合的做法在NASA的火星計畫中取得了顯著成效,類似的方法也適用於火衛一探測。火衛一探測器可以測量化學元素,而刺蝟探測器則可以利用顯微鏡或其他工具研究地形。所有這些都將有助於科學家更多地了解火衛一的過去。
它也可能對太空計劃產生更廣泛的益處。由於火衛一引力場較弱,它或許成為人類首次造訪的理想目標。這項任務將提供更多關於這顆衛星的資訊。
史丹佛大學的研究團隊已經開發出幾個「刺蝟」原型機,並將利用起重機模擬低重力環境來測試最新的原型機。麵粉將用來模擬小行星塵埃,研究人員也會引進岩石和泥土來模擬火衛一(福波斯)。這項研究是NASA「創新先進概念計畫」(Innovative Advanced Concepts Program)的一部分,該計畫還催生了其他一些我們非常期待看到的創意。該團隊計劃在今年春季的會議上發表一篇論文,詳細介紹這個概念。
史丹佛新聞