科學家計劃:用微型機器人尋找火星洞穴生命

2011/3/24   (8751)   原稿來源: http://big5.ce.cn/xwzx/kj/2011

新浪科技訊北京時間3月23日消息，據國外媒體報道，科學家們正在考慮採用微型機器人來考察火星地下洞穴中存在生命的可能性。

火星大氣中被檢測出甲烷成分，但是其來源不明。一般認為甲烷成分要麼來自地質活動，要麼就是生活于火星地表以下的生命體產生。英國南安普頓大學的工程師阿隆?吉斯蒂(?ron Kisdi)說：“那裏正發生有趣的事情，我們要做的就是去搞清楚究竟是什麼事情。”

在3月3日出版的《宇航學報》(Acta Astronautica)上發表的一篇論文中，吉斯蒂提出，利用微型機器人對這些地下洞穴進行搜索是最佳選擇，因為這樣可以在最短的時間內進行最大範圍的排查。

在2007年，美國宇航局的火星奧德賽探測器在火星表面發現了7個大型洞穴，非常大，也非常深，火星車可能很難進行考察。但火星奧德賽探測器的分辨能力有限，無法找到更小的洞穴系統。而一旦找到這樣小一些的洞穴入口，就將成為火星車很好的考察目標。當然那樣的話，這樣的洞穴入口必須較淺，入口處也應該有平緩的斜坡可以讓火星車行進。

吉斯蒂說：“我們已經派出多個機器人登上火星，有火星車也有軌道飛行器，但我們仍然僅僅考察了火星表面的很小一部分面積。”

而對於他的“機器人海戰術”方案，吉斯蒂設想一種能滾能跳的機器人，暫且稱為：“滾跳機器人”(Jollbot)。從地球向火星發射一個著陸器，一旦登陸火星，著陸器將釋放出40~60個蜜蜂型微型滾跳機器人、它們可以自動導航移動，四散開去尋找洞穴並展開考察，就像在荒原上飛行的蜜蜂尋找安家的洞穴。

這種機器人對溫度的差異非常敏感，由於洞穴內外的溫度差，它變能感受到洞穴的存在。一旦找到一個洞穴，機器人會沿著最短路線返回登陸器，其遵循的路線被稱為“蜜蜂路線”，這是一種生物學現象，蜜蜂外出後總是能夠沿著最短的路徑返回巢穴。隨後，小機器人自動通過無線方式向著陸器上的主機傳送自己的“發現”：洞穴的坐標位置，以及測量的溫差數值等等。隨後登陸器上的主機將匯總其他小機器人的探測數據並作出判斷，是否對某一個洞穴進行詳細考察，還是忽略它，繼續進行搜尋工作。這樣不用幾個來回，主機就會累積到足夠多的反饋資訊進行分析，以便找出最佳的候選考察洞穴。

吉斯蒂解釋說，這一方案最大的優點在於它不必過於依賴精密的編程設計，它們可以更加自由的移動，充分發揮它們的數量優勢，在廣泛的地面上展開考察，並且這樣做的成本也更加低廉。更重要的是，進行這樣的地毯式搜查之後可以鎖定或排除大片區域，這樣一來，在未來向火星發送價格高昂的精密探測設備時，就降低了它降落在科學價值不高區域的風險。他說：“並且，如果你弄丟了一個‘小爬蟲‘，這沒有什麼，任務不會因此終止。”

在3月7日發佈的一份報告中，一個由美國國家研究理事會召集的委員會曾經要求美國宇航局給與“火星天體生物學發現-收集者”(Mars Astrobiology Explorer-Cacher, MAX-C)的執行以最高優先地位。這一項目是全部一系列三個項目中的第一個，這個計劃旨在實現從火星表面進行土壤樣本的取樣返回。但報告同時也要求只有能做到將該項目的資金預算限制在25億美元以內時才可以繼續執行，這就意味著從現在本已十分緊張的項目預算中還要想辦法砍掉10億美元的預算。這樣的預算壓力給了吉斯蒂的設想很好的機會。

“探索火星最大的困難在於如何給在火星表面工作的機器人提供能源，”大衛?貝緹(David Beaty)說。他是美國宇航局噴氣推進實驗室(JPL)火星項目科學主顧。他說：“火星的表面積和地球上的陸地面積相當。從一個洞穴抵達另一個洞穴，這中間可能要走上數百公里的路。”

但貝緹表示，宇航局迄今並未開展任何有關蜜蜂型機器人設想的研究工作。不過他也認為，如果能證實吉斯蒂的機器人是能長期工作，動力系統是可靠的，那麼這個設想還是很有潛力的。根據吉斯蒂目前的設計，派出50個這樣的微型機器人在5天內就能覆蓋完300個平米的地面面積。如果派出更多的機器人，給它們更長的時間，那麼還可以對更廣闊的火星地表展開考察工作。

吉斯蒂說：“接下來我將開始進行硬體設計，我將堅持不懈的努力工作，等待美國宇航局的下一次項目招標。”每隔兩年，美國宇航局會進行一次火星探測項目的公開招標，很多很有創意的項目設計會入選，得到資助並最終實現登上火星的夢想。