有没有想过,未来人类要是真的跑去月球或者火星上盖房子和挖矿,甚至建个太空城市,这活是不是需要我们用火箭发去一个太空施工队?然后每个施工队员都穿着厚重的宇航服,在那拿着小锤子、大铲子在外星叮叮当当地敲?
这效率未免也太低了。况且在外星,重力也和地球根本不一样,况且动不动就是零下一两百度和零上几百度之间的巨额温差,用句有点过份的话来说,那根本就不是人待的地方。所以,我国嫦娥五号和嫦娥六号,都是采用3.7米长的机械臂方式,加上一根2.5米长的特制钻杆来取样。
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具体来说,就是嫦娥五号以及嫦娥六号的机械臂末端,有个集挖、铲、夹在一起的装置,它既能够挖到细微的月壤,也能够铲起或者夹起来月球上的小石块。而钻杆工作的时候,还会有一个取芯袋的设计,钻进月壤时候,月壤就会被“顶”入袋子里。
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但取土这样做可以,想要盖太空城市,还是一个思路:得靠机器人。于是圈叔就脑洞大开,为了去外星搞建设,到目前为止,人类都忙了些啥?又设计出多少奇形怪状的机器人呢?
今天圈叔就带大家一起看看国外同行们,这些年都在为探索外星,做了些啥。
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最近日本东北大学为核心,就捣鼓出来一个叫做“螺旋滚筒铲”的挖掘机器人。这家伙的最大本事,就是一小时就能挖777公斤外星土壤。这要放在月球上,如果想挖一公斤的月球月壤,那花掉的电费几乎就可以忽略不计。
还有一种轮式卡车。这种机器人长得很像我们平时看到的月球车和火星车,它们底盘大、重心低,且跑起来特别稳当。也正是因为车身足够抗造,所以能够扛着沉重的核电池以及大功率的钻机在外星地面上到处跑。这绝对是外星施工的绝对主力车型。
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还有一种是“螺旋滚筒铲”。去外星球施工取土,和我们在地球上开挖掘机不一样,并不是一个大铲子铲下去就完事。因为地球上的挖掘机能靠自身几十吨的重量,压在地面上使劲儿。比如到了月球,重力就只剩下地球的六分之一,你越是用力铲,反作用力就越是能把你像火箭一样顶飞出去。
而“螺旋滚筒铲”的设计,就很聪明。“螺旋滚筒铲”的前段并不是大铲子,而是像滚筒刷子一样,工作时候不停旋转,每次目的就是刮掉一层土,在滚筒里设计了专门的螺旋挡板,外星土壤挖下来之后,就自动往中间滑落,直接收集起来。这就等于是地球上挖掘机和卡车的结合体。尤其是在低重力条件下,有极高效率。
外星球的表面可不像地球的马路那么平整,到处都是陨石坑、陡坡和碎石头。轮式车开进去,分分钟就陷坑里抛锚了。怎么办呢?科学家们向蜘蛛、蟑螂这类生物学习,搞出了腿足式仿生机器人。
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澳大利亚团队研发的“夏洛特”六足蛛形机器人,长得就像一只金属大蜘蛛。它能像真正的蜘蛛一样,在崎岖的火山口边缘稳稳当当地行走,甚至能跨过比自己身体还高的巨石。最牛的是它的脱困能力:就算不小心一条腿甚至两条腿卡住了,其他几条腿还能协作着把自己拔出来。这在传统的轮式车看来,简直就是神技。另外,欧空局测试的SpaceBok“机器狗”也属于这类,灵活得像条真狗。
2021年,美国NASA的机智号无人直升机在火星上成功飞起来,那可是个里程碑事件,未来,这类的飞行机器人能飞到高处,对整个工地进行高清三维扫描,然后把地图实时传给地面的伙伴,告诉它们哪里有坑、哪里好走。从这些五花八门的机器人身上你就能看出来,在地球上简单粗暴的“大力出奇迹”,在外星球完全行不通。
最大的挑战,就是前面提到的低重力。总不能让挖掘机干着活自己就飞了吧?除了滚筒铲的“轻刮”策略,科学家还想了很多办法。比如,有些设计会给机器人装上反向旋转的对转螺旋系统或者反作用轮,通过旋转来抵消铲土时带来的反向作用力,从而牢牢贴在地面上。
像“夏洛特”这样的腿足机器人,每一条腿都是个“智能独立团”。腿里的传感器能随时感知脚下的地面是硬是软、是平是斜。当它走在碎石堆里时,电脑会飞速计算:这条腿用多大劲儿踩下去不会陷,那条腿往哪个角度放能保持平衡。这种“自主思考”的反应速度,比人类遥控快一万倍,根本不会出现我们玩游戏时那种卡顿的操作。
还有一个我们地球人容易忽略的细节,外星土壤的恐怖。因为月球、火星上没有风和水流,所以那里的尘土颗粒特别尖锐,棱角分明,就像碎玻璃渣子一样。而且,这些尘土还带有强烈的静电,就像你毛衣上沾的毛絮一样,哪儿有缝往哪儿钻,特别容易卡死机器人的关节。所以,这些“外星打工人”都不得不穿上厚实的“防护服”,所有的关节都用了全封闭的防尘设计,防止被玻璃渣一样的灰尘给搞报废了。
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此外,外星球昼夜温差能吓死人,为了活命,机器人身体里得用上特种耐温合金、隔热涂层,还有像人体血管一样的热管温控系统,在极寒的夜晚,能自动把发动机或者电池产生的热量,循环送到身体的每一个角落,保证不被冻僵。
你看,光是让机器人能在那儿活着、站着、走着,就已经是高科技了。但如果你想实现真正的大规模建设,比如开采资源、组装大型太空站,光靠几个单打独斗的聪明家伙还远远不够。未来的战场,一定是团队作战。
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