火星表面的沙子,可能是探测车最大的敌人。德国维尔茨堡大学的工程师最近造了一台新机器,解决思路很野——让轮子像鱼鳍一样摆动,在沙子里"游"过去。灵感来自撒哈拉沙漠里的沙鱼蜥,一种会钻进沙层、靠波浪式扭动推进的爬行动物。
本周发布的测试视频里,这台银白色的小型探测车约迷你冰箱大小,在模拟火星环境的沙地上行进。四个轮子没有滚动,而是反复切割沙面,轨迹呈8字形。车子前进数米后转弯折返,沙地上留下一串正弦曲线般的痕迹。"轮子模仿了沙鱼蜥与地面的典型相互作用,同时产生纵向和横向力,"研究人员Amenosis Lopez在声明中说,"探测车会在沙中留下波浪形轨迹。"
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传统探测车的圆轮或履带设计,面对火星环境其实相当吃力。沙子的特殊之处在于它兼具固体和液体的双重特性。加上火星地表坡度陡峭、地形起伏,不同区域的滑溜程度差异极大,很容易导致车体失衡。更麻烦的是松软沙层——轮子一旦陷入,脱困难度极高,任务风险陡增。
沙鱼蜥在数百万年前就进化出了应对方案。这种撒哈拉特有种隶属石龙子科,地面活动时靠细腿爬行,和其他蜥蜴无异。一旦钻入沙下,X光成像显示它会用强劲的波浪式摆动产生推力、克服阻力,整体推进姿态几乎与鱼类游水完全一致。2011年,佐治亚理工的工程师基于这些观察造出了沙鱼蜥机器人,测试还发现这种蜥蜴奇特的楔形头部可能有助于产生升力,让它在沙中"游"得更轻松。
维尔茨堡团队的新探测车在沙地测试道上表现优于轮式版本。圆轮会摇晃偏移,而摆动式轮子保持了相对稳定。但新方案并非一蹴而就——早期原型曾在测试中"沉没",团队不得不反复调整轮子的摆动幅度和频率,才找到能在沙中维持浮游状态的参数组合。目前这台机器仍处于实验室阶段,距离真正登陆火星还有相当长的工程验证路要走。
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