ReachBot可能成為第一個在火星洞穴中尋找生命的“探險家”

據CNN報道,在其他行星表面下探索可能是確定地球之外是否存在生命的關鍵。正如包括美國宇航局(NASA)的“洞察號”着陸器在內的其他任務所表明的那樣,鑽探火星等行星的表面是很困難的。

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最近,“好奇號”火星車首次在火星岩石中測量了總有機碳,這是生命分子中必不可少的成分。但這並不能證明火星上曾經存在過生命,因為碳也可以由非生命來源產生。

新的研究表明,在火星上找到過去或現在生命證據的最佳機會需要深入到其表面以下——至少低於 6.6 英尺(2 米)。火星的大氣層非常稀薄,這意味着這顆紅色星球的表面受到來自太空的高能輻射的轟炸,這可能會迅速降解氨基酸等物質,這些物質提供了脆弱的生命證據。

這些惡劣的地表條件也給宇航員們帶來了挑戰,這也是科學家們提出其他行星上的洞穴可能是未來探索的關鍵的原因之一。月球和火星上的巨大洞穴系統可以作為未來太空旅行者的避難所。

洞穴還可能包含水等資源,更多地揭示行星的歷史——並成為微生物生命證據的“避風港”。在地球上,有各種各樣的洞穴系統,其中許多尚未開發,它們支持着不同的微生物群。 但是洞穴很危險——而且由於我們從未在火星洞穴內窺視過,所以很難知道會發生什麼。

在人類登陸火星並探索其地下之前,一組科學家想要發送 ReachBot——一種旨在爬行和爬過外星洞穴的機器人。

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一個洞穴探險機器人

ReachBot 的想法誕生於 2018 年,當時斯坦福大學自主系統實驗室主任 Marco Pavone 和他的學生正在為火星洞穴探險者集思廣益。

他們知道機器人需要能夠抓住錨點,這樣它才能在不跌倒的情況下移動——如果它找不到足夠的錨點,它就不會走得很遠。他的一個學生提出了一種小型機器人的想法,該機器人具有可伸展的機械臂,可以像捲尺一樣伸出。

機器人的概念介於籃球和烤麵包機的大小之間,並覆蓋著可伸縮的吊杆,配備有刺的抓手,可以抓住物體並抓住或推開火星洞穴陡峭的岩石表面。它將能夠錨定自己並長距離爬行。當不需要機器人的吊杆時,它們會捲起以不礙事。

Pavone 也是斯坦福大學工程學院航空航天學副教授,他和他的學生提出了具有可伸縮臂的機器人的想法。他們提出了一項提交給NASA創新高級概念計劃的提案,該計劃資助了可以改變未來任務的太空機器人領域的有遠見的概念。

Pavone 說,ReachBot 概念獲得了第一階段的資金,該團隊用來進行一輪研究,證明該概念是可行的。

現在,ReachBot已獲得第二階段的資助。 該團隊將在接下來的兩年內致力於 3D 模擬、機器人原型、制定幫助機器人規避風險的策略,並在現實的任務環境中測試 ReachBot——可能是新墨西哥州或加利福尼亞州的洞穴遺址。這些測試將確定 ReachBot 如何用於未來的探索。

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探索火星地下

如果 ReachBot 成為它自己的任務,它可能會依賴一個更大、更有能力的機器人——比如漫遊車——來進入它將探索的洞穴。漫遊車會將 ReachBot 運送到洞穴入口或將其放在懸崖面上,ReachBot 將能夠對其進行擴展。

ReachBot 可能會配備攝像頭、顯微鏡和一種稱為 LIDAR 的遙感方法。但是除了機器人需要的電力和通信系統之外,儀器還需要電力並增加重量。

斯坦福大學工程學院航空航天學博士生 Stephanie Newdick 說,該團隊設想 ReachBot 將被拴在地面漫遊車上,它可以提供電力並充當通信中繼器。

除了向流動站發送數據外,ReachBot 還可能有一個傳送帶系統,可以收集樣本並將其發送到地面。 Newdick說,流動站將更大,並配備可以詳細分析樣本的儀器。

ReachBot 的任何初步調查結果都可以決定後續任務的下一步。

“洞穴是危險的環境,但它們在科學上很有趣,”Newdick說。“我們對這個機器人的想法是在人們到達那裡做有趣的科學並確定該地區之前走得更遠。”

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未來目的地

對於像 ReachBot 這樣的機器人來說,火星洞穴只是一個可能的機會。Pavone 看到了這些機器人在國際空間站等地方與人類一起工作的潛力,可以處理一些任務,以便宇航員可以更好地利用他們的時間。

Gateway是一個計劃中的月球前哨,將存在於地球和月球之間。Newdick說,像 ReachBot 這樣的機器人可以進行維護和保養。ReachBot 還可以在月球洞穴內爬行,這可以作為宇航員探索月球的資源。

Pavone 說,在未來,該團隊認為 ReachBot 可以根據其目的地進行定製,從而影響設計選擇,例如其尺寸和可伸展臂的數量。

ReachBot機械臂的末端還可以配備科學儀器,這些儀器可以進入機器人無法進入的微小裂縫和縫隙中。

憑藉如此多的能力,該團隊將他們的創造視為進一步探索我們太陽系的一種方式,去人類尚無法踏足的地方。

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