冰機器人,美國火星探索的新利器

2021-01-09 方舟科技時訊

美國的一項研究顯示,一些科學家正在開發能夠使用行星上的冰進行自我修復和重建的機器人。

這種「冰機器人」(IceBot)代表無人駕駛探索其他行星的趨勢。

美國航空航天局和噴氣推進實驗室的行星探索機器人無疑是很智能的,但最後每一個都因為故障而崩潰了。 雖然這些故障大多都是小故障,很容易修復,但在將來要探索的行星上可沒有修理店。 即使「火星漫遊者」這樣的機器人可以自我修復或更換磨損的車輪,火星上也沒有備胎可換。

科學家們已經很好地解決了能源問題——依靠幾乎處處都可以得到的太陽能。然而,行星機器人的輪子和其他關鍵部件卻不能靠太陽能來生產。 但是輪子——以及其他結構部件——可由另一種物質構成,這種物質在銀河系中隨處可見:冰。

研究表明,冰機器人在探索其他星球時可以自我修復和建造。在未來,由冰製成的機器人可以相當容易地自行建造和修復結構部件。

雖然未來要探索的行星有很多的冰,但問題是,我們不能用冰來製造電池或其他電子產品,同時,也不是處處都能夠找到像鈦、碳纖維等高效的固體結構材料。

然而,冰是相當普遍的,並且處理起來具有一定的特性-加溫的工具可以切割和雕刻它,還可以把它們粘合在一起。

科學家考慮了多種開發機器人結構部件的方法——在建造和修復任務中使用冰——從而使機器人可以擁有「自我重建、自我修復」的能力。

冰的外形可以隨意刻劃

這個想法是讓冰機器人在有大量冰的環境中工作,在那裡環境溫度足夠低不會破壞固體的結構,也足夠冷來補償機器人自身產生的內部熱量(這樣它就不會融化自己的冰體)。

模具設計、數控加工和3D列印已經表明,以鑽頭切割冰是可行的 — 但工程師們必須確保不會有融化的冰水和冰屑在不利的地方重新結冰。

另外,有時還需要重新凍結冰,來放置驅動器和添加不同的部件。

冰機器人還在驗證概念當中,但一個重約14磅(6.3公斤)的原型已經在南極洲開始進行試驗。研究人員手工製作了這個機器人,來展示由冰製成的機器人如何在舒適的室溫下移動而不會立即摔成碎片。

需要再次強調的是,在冰機器人能夠實現星際探索所需的自我重構、修復和複製能力之前還有很多工作要做。但至少這種創新性的探索為人類邁向外太空又開啟了一個新的可能。

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