不久的将来,一群机器人可能会踏上火星,为人类建造地下避难所


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不久的将来,一群机器人可能会踏上火星,为人类建造地下避难所



近年来 , 随着航空航天技术特别是深空探测技术的飞速发展 , 人类探测器所涉足的空间范围不断拓展 , 我们对太阳系及内部星体的认知越来越深入、也越来越全面 。 除了月球以外 , 承接人类发射探测器最多的星体 , 就是地球的“一位近邻”-火星 。 今年 , 随着我国天问一号和美国毅力号为代表的新探测器 , 在火星上着陆成功 , 人们对火星的关注点再一次“爆棚” , 对火星生命进行探测 , 以及未来改造和移居火星 , 重新成为热点话题和科学研究重点方向 。

机器人研究计划应用机器人在火星上工作 , 为人类建造基地的想法 , 来源于一个荷兰高校机器人研究团队 , 该团队所提出的方案 , 是应用一些成群的、能够自主协作的机器人 , 在火星表面进行挖掘 , 按照既定的模式和方案 , 开拓相应的地下空间 , 继而通过某种途径实现加固 , 最后达到在火星上建造成功可供人类居住的地下“避难所” 。 目前该方案 , 已经获得了欧洲航天局的资助 。

这个方案看上去很像是一部科幻小说 , 但是 , 方案的出发点是没有任何问题的 。 因为火星表面的自然环境和地球截然不同 , 虽然比金星要“温和”一些 , 但是也客观存在着空气稀薄、没有地表水、高水平的电离辐射、剧烈的温度波动等 , 而这些都是载人进行火星探测 , 以及后续建造火星基地过程中 , 人们不得不面对的棘手问题 。 这些问题处理不好 , 也就无法保障宇航员的健康 , 甚至生命都将受到严重威胁 , 所以 , 在火星上如何为宇航员创造相对舒适、安全的居住和工作环境 , 是今后需要重点努力和研究的方向 。

另一方向 , 虽然火星作为地球的近邻 , 但是它与地球的距离最近也有5500万公里 , 最远甚至能达到4亿公里 , 以现有的技术水平 , 宇宙飞船飞到火星至少需要半年的时间 , 而且受到能源驱动方式的制约 , 飞船还不能携带过多的荷载 。 这种情况下 , 从地球向火星运送相关“建筑用品材料” , 无论是时间成本还是经济成本 , 都过于庞大 , 因此 , 如果想在火星上建造“人类基地” , 最划算的办法 , 就是能充分利用火星上面的“本土”材料 。

机器人在火星开展建造的主要方式前不久 , 机器人团队的负责人向外界透露了一些初步设想的细节 。 首先 , 单个的机器人采用的是比较“精致”的Zebro机器人 , 主要分为两大类 , 一类是挖掘机器人 , 配有可以高效挖土的工具 , 以螺旋形式向下高效率地挖掘出隧道 。
另一类是加固机器人 , 可以将挖掘出来的火星岩石、灰尘与一些本身携带的“添加剂”等进行充分混合 , 利用3D打印技术对挖出的空间墙壁进行加固 。

除此之外 , 研究团队还正在致力于多孔材料的优化设计工作 , 主要是基于3D打印技术 , 来选择出更快速生成 , 同时也更高效进行利用、可塑性更强的新型材料 。 当这种新型材料的配比越来越接近火星地表岩石特征时 , 将模型参数固化到机器人的内置程序中去 , 从而在将来可以训练机器人 , 能够根据周围岩石的特征和组分情况 , 来自主设计和打印出特殊的形状来 。
一般情况下 , 在火星地表以下数米 , 就可以阻挡大部分的宇宙辐射 , 而且“保温”效果也比较可观 , 因此未来给人类建造的“避难所” , 不一定深度有多深 , 结构有多复杂 , 这为今后首批机器人上火星完成任务提供了可能 , 同时也降低了难度 。

不过 , 在未知的火星地表上 , 进行挖掘和建造工作 , 绝对是一个挑战 。 即使作为机器人来说 , 恶劣的环境和没有规律的地形 , 都有可能缩短机器人的使用寿命 。 为了提高容错率 , 研究团队提出了一个“群体性”开展工作的计划 , 即一次派出许多个小机器人 , 成群成队的机器人一起来进行工作 , 相互之间既独立 , 又能彼此通讯 , 可以同时执行多项任务 , 而且在一个成员发生故障以后 , 整体工作秩序和程序不受影响 。

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