来源:新华网

发布时间:2020-07-01 07:52:27

在这幅艺术家的概念图中,一个sparrow麻雀机器人利用蒸汽推进离开着陆器的基地去探索一个冷冰的月球表面。图片来源:nasa/jpl-caltech

麻雀是一种蒸汽动力机器人概念,有朝一日可以在太阳系中已知(和未知)的一些蕞危险的地形上进行巨大的飞跃。蒸汽运动可能听起来像是一种过时的方式,但是随着我们向太阳系扩展,它可能会得到一个科幻小说般的改造。

美国宇航局位于南加州的喷气推进实验室正在研究一种新的机器人概念,它将利用蒸汽推动木星卫星木卫二和土星卫星土卫二上的冰带。他们都被认为在厚厚的冰壳下有广阔的地下海洋。但虽然这使他们成为迷人的科学研究目的地,但我们对他们的表面知之甚少,使他们的导航特别具有挑战性。

这就是蒸汽驱动的自循环机器人(麻雀)在海洋世界中的应用。这个机器人大约有一个足球大小,由推进器、航空电子设备和防护球笼中的仪器组成。为了使环境保持原始状态,麻雀不会使用火箭燃料,而是使用融化的冰产生的蒸汽,主要通过短暂的推力在空气中工作。在遥远的冰层覆盖的卫星上发现的低重力环境中,没有大气阻力来减缓它的速度,允许它在困难的地形上跳跃数英里,供其他机器人导航。

木卫二上的地形可能非常复杂,jpl机器人专家和该概念的首-席研究员garethmeirion-griffith说。它可能有很多孔洞,可能布满裂缝,可能有数米高的冰柱——长长的冰刀已知会在地球的高纬度地区形成——这将阻止大多数机器人前进。但sparrow它完全可以自由穿越另一个不适宜居住的地形。

这一概念取决于登陆者作为麻雀的基础。它在把水装到跳跃机器人上之前,先挖冰并融化它。麻雀然后会加热发动机中的水,产生大量的蒸汽,加速表面。当燃料不足时,跳跃机器人将返回着陆器以获得更多信息,同时留下任何科学样本进行进一步分析。

在很大程度上,为了科学研究,许多麻雀可以被送到一起,聚集在一个特定的地点,或者分开来探索尽可能多的外星地形。

这个计算机模拟显示了一群麻雀机器人在月球的冰面上探索。这个模拟的结果帮助科学家确定有效的跳跃距离。资料来源:nasa/jpl-caltech

麻雀在2018年获得了美国宇航局创新先进概念(niac)项目的第一阶段资金,该项目培养了有远见的想法,有一天可以用于未来的太空任务。第一阶段的研究探讨了总体可行性,提高了技术准备(TRL)的水平)。合格的第一阶段获奖者可提交随后的第二阶段研究。

对于sparrow,niac第1阶段的资助允许开发和测试不同的水性推进剂系统,这些系统可用于以蕞有效的方式生产蒸汽。此外,通过计算机模拟,sparrow团队能够更好地理解球形机器人在混乱的冰面上着陆时如何翻滚,从而确定蕞有效的发射角度和跳跃速度。

meirion-griffith补充说:通过这个以及相关的推进计算,我们能够确定单个长跳比几个小跳更有效。

niac由美国国家航空航天局(nasa)的太空技术任务局资助,该局负责开发该机构所需的新的跨领域技术和能力。

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