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NASA研制月球采矿机器人:土壤提炼氧气做燃料

NASA研制月球采矿机器人

2013-01-30 11:01:08

  这个小机器人的设计初衷是收集月壤并将其倒入一台专用设备内,这台设备将会提取月壤中水和冰的成分并将其转化为可供火箭使用的燃料或者可供驻扎月球的宇航员呼吸的空气。这样一台专用设备将会跟随搭载RASSOR机器人的着陆器一同登陆月球表面。因此可以说这台小小机器人就成了整个月球采矿站的矿工,这在以往是从未有过类似先例的。

  在月球上就地从月壤中提炼火箭燃料和氧气将极大节约从地球长途跋涉运载补给物资的成本,因为以运送燃料为例,这样运送一次的话其原本携带的燃料量的90%都会消耗在路途之中而无法送达月面基地。尼克表示:“这就像是一个梦想。”

  这种设计或许也将可以被应用在火星上,因为那里的土壤也被认为含有大量的水分。尼克说:“在火星极地的一些区域,人们认为那里有很多水冰,因此你可以在那里开采到水冰。还有一些地方,水冰就在表面以下大约30厘米的地方,因此你只要挖掘大约30厘米深究可以开始收集水冰物质了。”

  然而为了给“生产线”提供足够的原材料以便后者能生产出足够使用的产品,RASSOR机器人必须接连不断,每天工作大约16个小时,连续工作5年时间。目前正在火星表面工作的好奇号火星车的最高行驶速度大约是每秒4厘米,而RASSOR机器人的行驶速度将是这一速度的5倍。它可以以这样的速度用它的两个大滚轮扫过月面,当它回到处理设备前准备“卸货”时,它每次可以倒出大约40磅(约合18公斤)的月壤物质。杰森·舒勒(Jason Schuler)同样是RASSOR项目组的一名工程师,他说:“现在我们想做的只是确保在设计层面不会有任何妨碍它执行这项任务的因素存在。”

  要想设计满足此等奇特目的的机器人需要极大的创新,它的研制小组表示在研发第二代原型车之前他们至少还需要面对一个重大决定,那就是究竟是继续采用坦克一般的履带,还是换成车子那样的轮子?在近期的一些测试中,履带设计暴露出一些问题,绝大部分都和粗沙粒和碎屑卡住履带传动系统有关。研制小组在肯尼迪中心使用各种不同的平面测试了RASSOR机器人的性能,其中就包括将鹅卵石碾碎之后设计成的粗糙地面。

  这些石块尽管已经被用压路机彻底压成粉末,但仍然无法代替月壤。不过如果小机器人能应付这种地表的话,那面对真正月壤的时候也就不会出什么大的问题了。舒勒说:“动力系统绝对是一大挑战,你不能想当然地就认为你在草地上,在水泥地上甚至在沙地上表现不错就能到月面上同样如此。”就说其中一点,地面测试中使用的小机器人履带是用橡胶制成的,但是最后送往月球的版本,它的履带应该是用金属制作的。比如阿波罗计划中美国宇航员驾驶的大型月球车,它们的轮子便是用不锈钢弹簧制成的,没有使用橡胶。考克斯表示:“我们现在正在考虑我们是否需要花费时间研制更可靠的履带系统,或者我们干脆将其更换成轮子。”

  现在研制小组已经清理出一块边长25英尺(约合7.6米)的空地并在其中铺设模拟月壤物质,以便上这个小机器人能在尽可能相似的环境下对系统开展各种测试。

  目前研制小组已经开始第二代原型机器人——RASSOR-2的研制工作,这一型的机器人相比第一代原型机将更加接近美国宇航局最终将送往月球的版本。预计这一改进型机器人将于2014年年初开始开展测试工作。

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