MITMediaLab推出自主机器人群助力月球轨道航天器组装与外设维修

自古以来，人类对月球的探索热情从未消减，而月球车作为当代深空探测的重要工具，正引领着我们揭开月球乃至其他星球的神秘面纱。

然而，月球车的维护保养却成为了一道亟待解决的难题。受距离遥远、时间滞后及高昂成本的制约，一旦设备在月球表面发生故障，我们无法像在地球上那样轻松前往附近的商店采购配件，或是拨打24小时维修热线寻求即时援助。鉴于火箭载荷空间的宝贵与发射成本的巨大，携带所有可能需要的维修物资也显然并不现实。

在资源极度稀缺的太空环境中，任何因可预防故障而导致的设备损失，都是无法承受之重。也因此，设备检查与维修作为关键环节，其重要性不言而喻。

无论是低地球轨道作业、月球探索任务，还是火星远征，机器人技术与自主系统的应用将成为推动太空作业发展的关键力量。尤其是小型自主机器人，以其卓越的功能灵活性、精细的微调与定制能力，以及快速的任务执行能力，正逐步成为解决太空设备维护痛点、难点的未来趋势。

▍太空蚂蚁AstroAnts，航天器的定制化“医生”

对于NASA那些超越低地球轨道的深远任务，包括Gateway计划而言，实现自主操作是确保任务成功、保障安全及维持机组人员生存的关键所在。基于此前在体载微型机器人群方面的工作，MIT Media Lab团队受科幻小说启发，并借鉴机器人群与航天器共生的仿生概念，推出了一套用于月球轨道航天器组装和外部维修的自主机器人群——太空蚂蚁AstroAnts。

AstroAnts，这一微型机器人群体，被赋予了对航天器、探测车及着陆器外表面进行细致检查与精确诊断的重任。每个AstroAnt都装备了独特的四磁轮系统，这一设计使它们能够轻松附着于任何磁性表面，如探测车或其他航天器的外壳，极大地拓展了其应用范围。团队已在微重力环境中对这些机器人进行了全面测试，验证了它们在多种材质表面（包括粗糙表面、模拟β布料、钢铁以及涂覆磁性涂层的铝材）上的卓越移动能力，甚至能够跨越高达80度的障碍，展现出超强的适应性与灵活性。

此外，这些机器人还内置了强大的处理能力，能够实时捕获并解析来自传感器的数据。得益于模块化设计，它们的传感器载荷可以根据不同的检查需求进行灵活配置，从而收集到的数据能够用于全面监控航天器、探测车及着陆器的运行状态。这些微型机器人将被巧妙地部署于太空探测车的顶部，既能够独立自主地执行任务，也能够作为机器人群体的一员，协同工作，对设备进行全方位的检查。

AstroAnt的设计中，其底部表面巧妙地集成了热电堆传感器，这使得它能够以非接触的方式对MAPP-1月球车的散热器进行精确的温度测量。这一功能对于收集月球车健康状况的关键数据至关重要，包括表面温度以及微流星体撞击可能造成的损害信息。在月球特有的低重力环境中，AstroAnt展现出卓越移动性能，它能够从散热器的不同位置进行温度测量，从而有效监控热系统的性能——这是月球车最为关键的系统之一。

借助其独特的磁轮设计，AstroAnt能够牢固地附着在月球车的顶部表面，并随着月球车的移动而灵活调整位置。此外，机器人与中央站均配备了低功耗蓝牙（BLE）功能，实现了无线数据的顺畅传输。

▍模拟环境测试，考察AstroAnt极端地形运行效能

不久前，在行业伙伴Castrol的支持下，MIT Media Lab于西班牙加那利群岛的兰萨罗特岛进行了月球环境模拟测试，就AstroAnt在极端地形上的运行效能进行了深入考察。该岛独特的地貌与月球广袤无垠的平原惊人地相似，为最新版AstroAnt微型机器人的实地演练提供了得天独厚的条件。

测试期间，研究人员在模拟火星探测车的机器人平台上安装了一块精心设计的铝板，该铝板精准复刻了MAPP-1火星探测车顶部面板的特征。最新版AstroAnt，携带着先进的红外摄像机，在模拟探测车顶部面板上进行工作。测试中，研究人员就尘土飞扬的恶劣环境对AstroAnt所携带的光学有效载荷性能造成的潜在影响，以及月球车动态运动状态下AstroAnt的跟踪性能会如何变化进行了评估。

跟踪性能测试

AstroAnt的设计初衷是，在MAPP-1探测器处于静止状态时，它才启动移动进行作业。然而，研究团队对AstroAnt在探测器直线行进过程中的跟踪能力充满好奇。他们特别关注，若AstroAnt在探测器转弯时同步移动，探测器的角速度是否会干扰到AstroAnt的测量结果，进而破坏航位推算的准确性，导致显著的跟踪误差。因此，直线移动状态下的跟踪性能测试成为了此次研究的重要一环。

灰尘影响测试

考虑到AstroAnt未来将在月球表面执行任务，而月尘无疑是其面临的一大挑战。研究团队致力于探究，月球车顶部积聚的尘土将如何影响AstroAnt的移动性能。在此过程中，Castrol对AstroAnt Payload计划给予了宝贵的支持。这一计划聚焦于开发能够在航天器、探测车及着陆器表面高效执行任务的微型机器人群。

通过此次深度研究合作，Castrol与MIT Media Lab的太空探索计划及响应环境研究小组建立了紧密的合作关系。他们共同测试了专为抵御月球表面极端环境而设计的太空级润滑油，以确保AstroAnt机器人的马达能够在恶劣条件下顺畅运转，从而准确收集月球前哨MAPP探测器的热数据及其他关键测量数据。

▍2025升空登月，进行首次登月测试！

值得特别关注的是，2025年，MIT Media Lab将与Lunar Outpost携手合作，共同将AstroAnt送往月球，开展其首次震撼人心的技术演示测试。

在此次任务中，AstroAnts的有效载荷将被精心部署于Lunar Outpost的月球探测车MAPP-1的顶部，一同踏上前往月球南极的探险之旅。而MAPP探测车则将依托Intuitive Machines的Nova-C着陆器进行运输，所有这些设备均将搭乘SpaceX的Falcon 9火箭进行升空。

AstroAnt的此次任务标志着月球表面首个微型机器人任务的诞生，它所收集的数据将为监控探测车热系统的性能提供宝贵的信息，进一步为NASA的Artemis III载人任务提供有力的支持。

▍关于MIT Media Lab太空计划

MIT Media Lab太空计划旨利用麻省理工学院的学术卓越和MIT Media Lab的未来主义技术专业知识，创造和部署预示着一个大胆且富有文化底蕴的“新太空时代”的太空技术。该计划支持多个研究项目、抛物线飞行、亚轨道和轨道发射研究部署，并拥有一支由学生和教师组成的团队。其核心理念是“使太空探索变得民主化”，将太空探索纳入黑客和创客的视野，推动太空行业格局的多样化和开放。通过设计太空建筑、太空可穿戴设备等，以及开源有效载荷设计，使卫星星座可供共同使用和部署，该计划旨在推动太空探索前沿的创新，并将科幻小说中的星际生活变为现实。

▍关于Castrol

Castrol成立于1899年，是英国石油公司旗下的子公司。65 多年来，Castrol一直致力于提供对先进太空技术至关重要的关键任务润滑油。其产品凭借在极端环境下展现出超凡可靠性，赢得业界广泛赞誉，并被NASA采纳，为火星探测任务中的毅力号与好奇号等探测器提供润滑保障。2023 年，Castrol开始MIT Media Lab合作，支持 AstroAnt 有效载荷计划，该计划涉及在 AstroAnt（专为月球任务设计的模块化机器人群）上测试太空级润滑油。此次合作彰显了Castrol对推动创新和突破太空探索界限的持续承诺。