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NASA研制月球采礦機器人:土壤提煉氧氣做燃料

NASA研制月球采礦機器人

2013-01-30 11:01:08

  這個小機器人的設計初衷是收集月壤并將其倒入一臺專用設備內,這臺設備將會提取月壤中水和冰的成分并將其轉化為可供火箭使用的燃料或者可供駐扎月球的宇航員呼吸的空氣。這樣一臺專用設備將會跟隨搭載RASSOR機器人的著陸器一同登陸月球表面。因此可以說這臺小小機器人就成了整個月球采礦站的礦工,這在以往是從未有過類似先例的。

  在月球上就地從月壤中提煉火箭燃料和氧氣將極大節約從地球長途跋涉運載補給物資的成本,因為以運送燃料為例,這樣運送一次的話其原本攜帶的燃料量的90%都會消耗在路途之中而無法送達月面基地。尼克表示:“這就像是一個夢想。”

  這種設計或許也將可以被應用在火星上,因為那里的土壤也被認為含有大量的水分。尼克說:“在火星極地的一些區域,人們認為那里有很多水冰,因此你可以在那里開采到水冰。還有一些地方,水冰就在表面以下大約30厘米的地方,因此你只要挖掘大約30厘米深究可以開始收集水冰物質了。”

  然而為了給“生產線”提供足夠的原材料以便后者能生產出足夠使用的產品,RASSOR機器人必須接連不斷,每天工作大約16個小時,連續工作5年時間。目前正在火星表面工作的好奇號火星車的最高行駛速度大約是每秒4厘米,而RASSOR機器人的行駛速度將是這一速度的5倍。它可以以這樣的速度用它的兩個大滾輪掃過月面,當它回到處理設備前準備“卸貨”時,它每次可以倒出大約40磅(約合18公斤)的月壤物質。杰森·舒勒(Jason Schuler)同樣是RASSOR項目組的一名工程師,他說:“現在我們想做的只是確保在設計層面不會有任何妨礙它執行這項任務的因素存在。”

  要想設計滿足此等奇特目的的機器人需要極大的創新,它的研制小組表示在研發第二代原型車之前他們至少還需要面對一個重大決定,那就是究竟是繼續采用坦克一般的履帶,還是換成車子那樣的輪子?在近期的一些測試中,履帶設計暴露出一些問題,絕大部分都和粗沙粒和碎屑卡住履帶傳動系統有關。研制小組在肯尼迪中心使用各種不同的平面測試了RASSOR機器人的性能,其中就包括將鵝卵石碾碎之后設計成的粗糙地面。

  這些石塊盡管已經被用壓路機徹底壓成粉末,但仍然無法代替月壤。不過如果小機器人能應付這種地表的話,那面對真正月壤的時候也就不會出什么大的問題了。舒勒說:“動力系統絕對是一大挑戰,你不能想當然地就認為你在草地上,在水泥地上甚至在沙地上表現不錯就能到月面上同樣如此。”就說其中一點,地面測試中使用的小機器人履帶是用橡膠制成的,但是最后送往月球的版本,它的履帶應該是用金屬制作的。比如阿波羅計劃中美國宇航員駕駛的大型月球車,它們的輪子便是用不銹鋼彈簧制成的,沒有使用橡膠。考克斯表示:“我們現在正在考慮我們是否需要花費時間研制更可靠的履帶系統,或者我們干脆將其更換成輪子。”

  現在研制小組已經清理出一塊邊長25英尺(約合7.6米)的空地并在其中鋪設模擬月壤物質,以便上這個小機器人能在盡可能相似的環境下對系統開展各種測試。

  目前研制小組已經開始第二代原型機器人——RASSOR-2的研制工作,這一型的機器人相比第一代原型機將更加接近美國宇航局最終將送往月球的版本。預計這一改進型機器人將于2014年年初開始開展測試工作。

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