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登陆金星:纯机械漫游车或许行

2017-08-18 08:52 来源:科技日报 房琳琳

  带有坦克踏板的第二阶段AREE概念金星漫游车图片来源:NASA喷气推进实验室

  今日视点

  盛夏8月,地球的“兄弟”——金星,又起波澜。

  一份发表在《地球物理学研究:行星》杂志上的最新报告指出,模拟结果表明,远古金星某一时期可能存在液态海洋,甚至可能存在过生命形式。因为那时金星上空覆盖大量云层,足以使其表面降温,维持海洋的存在。

  一石激起千层浪。擅长建造各种新概念漫游车的美国国家航空航天局(NASA)的工程师们,又一次被推到聚光灯下。尽管着陆金星困难重重,令人望而生畏,但有探访月球、火星、水星等光辉事迹在前,脑洞大开的他们或许真能建造出一种全新概念的漫游车,到金星上一探究竟。

  谈何容易

  但要做到这一点谈何容易。金星的表面温度平均为464摄氏度,比距离太阳最近的水星表面还热,传统电子设备根本无法在其上工作。此外,金星的表面压力为90个大气压,相当于人身处3000英尺深海之下受到的压力。

  更令人沮丧的是,金星大气上层蕴含硫酸雨,而地面又如此黑暗,太阳能发电的效率几乎可忽略不计。

  迄今唯一一个在金星表面生存过的航天器,是苏联于1982年发射的Venera 13探测器。它降落到金星表面一个平缓之地后,所有计算机都密封在一个钛压力容器内,即便如此,它也只“存活”了127分钟。

  探测金星的想法一直盘旋在工程师的脑海,但大多数想法,本质上与苏联探测器的思路如出一辙—将绝缘容器内的电子设备与强大的空调系统连接,但动力来源可能是具有惊人放射性的钚动力斯特林发动机,而研制出一个此类系统,可能需要耗资数十亿美元。

  类似的常规方法不仅困难重重,而且昂贵并有潜在风险。

  另辟蹊径

  既然最大的问题是电子产品,那么,为什么不摆脱它们,制造一个纯机械版的金星探测车呢?

  这样脑洞大开的创意,来自NASA喷气推进实验室(JPL)工程团队。

  他们希望了解能否在没有常规传感器、计算机或电力系统的情况下,建造一种全新概念的金星探测漫游车,这一项目也获得了NASA创意高级概念(NIAC)计划的资助。

  工程师们为这种无需电子设备的漫游车取名为“极限环境自动车”(AREE),它将使用发条齿轮和弹簧等装置,提供漫游车拥有的大部分功能,包括发电、储能、感应、运动甚至通讯。

  研究人员指出,在电子产品无处不在的现代世界,我们对机械构造的“实力”缺乏恰当认识。其实,早在两千年前,古希腊人就构建了堪称世界最古老的天文计算机—“安蒂基西拉机器”,它不仅能预测未来某个日期太阳和月亮在十二宫图中的位置,甚至还能借助由曲柄驱动的30多个相互啮合的青铜齿轮,精确预测水星、金星、火星、木星和土星的位置和运动状态。

  随后,在17世纪到19世纪,执行各种算数功能的机械计算机也纷纷面世,并于20世纪40年代之后,广泛应用于火炮和炸弹的瞄准系统中。

  JPL的AREE概念金星漫游车,正是基于机械计算理念,来确保其能在高温环境下运行数周、数月甚至数年。

  一举多得

  AREE项目领导者、JPL技术专家、机电工程师乔纳森·桑德尔正带领团队实现这个理念。“这个项目的目标,不是复制已经完成或将要完成的高温电子领域的成果,而是提供一套目前没有的解决方案,因此,可能需要很长时间才能开发出来”。

  一旦开发出来,其应用范围也不仅仅局限于金星——它也能到太阳系其他地方,如木星卫星那样的高辐射环境“大显身手”。即便身处地球,AREE也可以被派遣到炎热的火山口或高放射性环境中取样。

  AREE的另一个优点,是其能在非常高的温度下接受彻底的灭菌处理,而性能不受影响。如此一来,如果科学家们在太阳系其他行星(比如火星)冰盖下找到一个湖泊;或者在某处发现一些奇怪的生物在游动,就可以发送指令给这种无菌机械漫游车,让它直接采样,而不用担心会造成污染。

  现在,AREE已获得NIAC第二阶段的资金支持,得以持续研发。团队正对运动系统进行更详细的研究,其中包括将坦克踏板转换为更强劲的轮式轮胎。

  此外,工程师们还在研发高温机械时钟,这是所有自助机械计算机的基础部件之一,桑德尔表示,他希望未来一年内能建造完成并进行测试的雷达目标信号系统,可以取得令人振奋的成果。他说:“我们迫不及待想去金星看看。如果这台设备研制成功,它将成为人类见过的最具创造力的机器人之一!”

(责任编辑:王蔚)

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