奇特轮胎、滑翔机,火星探索又有新利器

2022-08-26 08:53 钟航 2754 点击

随着航天技术蓬勃发展和“太空移民”理念兴起,火星近年来备受关注,人们畅想着将那里改造成第二个家园星球。而在人类登陆火星的宏伟目标下,新型航天技术装备层出不穷,有些相当新奇。

轮胎“复古”优势多

最近美国宇航局推出了一款新型火星探测器的车轮,让航天迷们大开眼界。车轮除了内部还保持常规框架结构之外,整个外部都包裹着密密麻麻的由金属环构成的网状物。有人笑称,这是防御火星人袭击的“锁子甲轮胎”。为什么要研发这种“中世纪复古风格”的车轮呢?原来是由于火星表面尖锐的碎石和坑洼的地势,使旧型火星探测器——好奇号火星车履带式板状轮胎上已出现了巨大的孔洞与裂缝,结构强度遭到了严重破坏。所以,美国航天界才研发出了这种新车轮。

新式火星车轮胎放弃了铝制材料,改用镍钛合金,虽然造价不菲,但性能上升了一个等级。据说,轮胎还有“记忆恢复”功能,遭受外力挤压而变形后,一旦外力消失,轮胎可以自动恢复原状。通俗地理解,轮胎“坚韧之外,还很Q弹”。

新式车轮的主体结构出乎预料,几乎完全照搬了中世纪锁子甲的设计理念,一个个镍钛金属环互相连接,形成厚重的网状物。为何采用这样的设计?首先,“锁子甲轮胎”表面附着力肯定要比板状强很多,不易出现轮胎打滑。其次,特殊结构确保,轮胎与火星表面接触时形成弹性碰撞,“以柔克刚”,更好地保护自己。其实,中国古代军书《武备志》就形象剖析了这类锁子甲结构:“一环受簇,五环拱卫。”也就是说,一点受力,多点分担承压,可靠性还是有保障的。

最后,锁子甲结构还有一个突出优点,那就是止损作用显著。由于是多向连接,单个金属环破损不会持续恶化整体结构强度,避免了板状材料那种“裂缝变孔洞,小洞变大洞”的整体性崩溃。由此可见,古人的智慧有时真能解决今人现实中的难题。

翱翔天空探火星

火星探索活动发展到今天,性能再优越的火星车似乎也无法满足人类对新家园的探索欲望了,毕竟火星车每小时前进里程很难突破100米“大关”。以好奇号火星车为例,工作10年间只行驶了20多公里,被调侃为“乌龟的生活轨迹”。更何况火星地形极其复杂,奥林匹斯山海拔2万多米高,水手峡谷深达7000米,这些都是火星车“力不能及”之处。

正所谓“时势造英雄”,火星无人机应运而生,将成为未来火星探索的主力装备。在过去的1年里,美国机智号旋翼无人机已在火星完成数十次试验飞行,虽然升空时间最长仅几分钟,高度仅10米左右,却是具有里程碑意义的技术飞跃。

近日有消息称,具有更强实用性的美国火星滑翔无人机已完成了试验飞行。未来,体重仅5公斤的滑翔无人机将配备各类传感器和摄像头,被像纸飞机那样折叠起来,存放在篮球大小的迷你卫星中,前往火星。在释放后,它会自动伸展机翼和机身,再利用火星表面温差所形成的对流层,长时间如大鸟般自由翱翔在火星的天空,而它的“鹰眼”也随之开始尽情扫描神秘大地。

据美国研发和试验人员称,火星滑翔无人机的滞空飞行时间有望达到6个小时,航程超过1000公里。更有趣的是,这款“大鸟”可能并非一次性消耗品,设计团队还将同时送“鸟巢”登陆火星。那将是巨大的滞空气球,可以供火星滑翔无人机滞留停靠,等待下一次飞行任务的最佳风时与风向。

移民先锋“擎天柱”

其实,无论是火星车,还是火星飞行器,现阶段主要承担的是影像传输和光谱分析等工作,总给大家“眼见为虚”的错觉。有没有能让人们感同身受又可胜任更多任务的火星新装备呢?在异想天开中,人们似乎看到了希望,比如不久前曝光的人工智能机器人“擎天柱”。

也许在不久的将来,火星上会突然出现了一队人形访客——火星探索版“擎天柱”。它们的“皮肤”就是太阳能电池板,体内安装着各类勘探、扫描、化验、采集设备和综合分析系统。它们向着不同方向行进,目光所及就能绘制3D火星地图,脚踩到土壤就能分析出元素构成,手臂插入地下就能感知冰层的存在,口中咀嚼一下碎石就能找到金属矿脉。它们甚至可以爬到奥林匹斯山的顶峰,为人类绘制“脚下的火星”……就这样,它们不会喘息,不用饮食,年复一年,直到完成火星探索的最后一张拼图。

要知道,地球移民史的最初阶段普遍充满了艰辛和死亡。那么人类移民更遥远、环境更恶劣的火星,如何避免“死亡开拓期”呢?

其实,大家不必过于担忧,科技进步往往能减少牺牲。也许人类大规模移民火星之前的数十年里,百万名火星开拓版“擎天柱”已率先抵达那里,开采各类资源,制造生活用品,建立供水和制氧系统,甚至建成地下带有大楼、花园、医院的城市。届时,火星也许已经一改曾经蛮荒的“气质”,呈现出一派人类文明兴旺发达的魅力景象。

而当第一批人类移民走下飞船,看到火星上机器人的成果时,不知道会不会有人惊呼:“天啊!我们到底是火星的主人,还是客人呢?”

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