北京時(shí)間 12 月 2 日消息，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，月球崎嶇表面分布著被稱為坑洞的陡壁洞穴，這些地質(zhì)結(jié)構(gòu)也被稱為 “天窗”，可能與延伸遠(yuǎn)處的地下熔巖管相通，這些熔巖管是數(shù)十億年前月球地質(zhì)活躍期形成的。目前，科學(xué)家最新技術(shù)可使人類探索月球天窗、熔巖管和洞穴，這意味著未來(lái)不久人類就可以探索月球地下環(huán)境。
美國(guó)卡梅隆大學(xué)機(jī)器人研究所教授威廉 · 惠塔克（William Whittaker）稱，如果人類可以進(jìn)入月球洞穴，這里將成為月球表面免受輻射、極端溫度和微隕石危害的避難所。
“未知之窗”
惠塔克是地外探索機(jī)器人設(shè)計(jì)領(lǐng)軍人物，他說(shuō)：“組裝能在月球上探測(cè)深坑的短壽命機(jī)器人現(xiàn)已取得顯著進(jìn)展?！?/p>
他在 9 月份舉行美國(guó)宇航局創(chuàng)新先進(jìn)概念項(xiàng)目（NIAC）的一次網(wǎng)絡(luò)會(huì)議上匯報(bào)了最新工作進(jìn)展，據(jù)悉，NIAC 現(xiàn)已資助研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)移動(dòng)機(jī)器人，它們未來(lái)可以探索地外星球的地下環(huán)境。
▲ 這是藝術(shù)家描繪的微型月球探測(cè)車勘測(cè)月球坑洞的情景。
惠塔克說(shuō)：“月球天窗是通向月球表面洞察未知事件的一個(gè)窗口，微型月球坑洞探測(cè)車能在短期內(nèi)承擔(dān)探索任務(wù)，并且是一個(gè)可行方案，此外，在過(guò)去十年時(shí)間里，數(shù)以百計(jì)的月球天窗被發(fā)現(xiàn)，促使科學(xué)家產(chǎn)生未來(lái)人類進(jìn)入月球坑洞探索的長(zhǎng)期夢(mèng)想?！?/p>
坑洞測(cè)試中
惠塔克和同事們正在忙于設(shè)計(jì) “坑洞漫步者機(jī)器人（PitRanger）”，這是一款微型月球陸地探索機(jī)器人，重量為 15 公斤。
研究人員在地球上模擬和測(cè)試了一個(gè)坑洞，從而充實(shí)機(jī)器人的設(shè)計(jì)和功能。據(jù)悉，該坑洞的攝影測(cè)量模型是依據(jù)美國(guó)猶他州西部沙漠天坑周圍 26 個(gè)地點(diǎn) 1 萬(wàn)多張?zhí)剿魍敢晥D創(chuàng)建的。這些坑洞深 100 米，寬 75 米。
▲ 猶他州西部沙漠天坑已成為微型探測(cè)車的訓(xùn)練基地，這些探測(cè)車被設(shè)計(jì)用于探索月球坑洞。
“坑洞漫步者機(jī)器人”配備一部遠(yuǎn)程相機(jī)和一個(gè)頂部太陽(yáng)能板的平底鍋裝置，這種微型機(jī)器人利用一個(gè)面板傾斜設(shè)計(jì)將攝影頭對(duì)準(zhǔn)洞坑內(nèi)部。他說(shuō)：“執(zhí)行月球坑測(cè)任務(wù)的探測(cè)車必須與以往的探測(cè)車有所不同，它們具備與小型登陸器兼容，能夠穿過(guò)陡峭的坑洞，提供強(qiáng)大的計(jì)算功能，并獲取所需的坑間圖像。”
快速探測(cè)
惠塔克說(shuō)：“微型探測(cè)車能夠?qū)υ虑蚩佣催M(jìn)行勘測(cè)，獲取坑壁、坑底、洞穴的圖像，之后形成坑洞模型?！弊詣?dòng)快速探測(cè)是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，因?yàn)樾⌒吞?yáng)能探測(cè)車不能攜帶地面遠(yuǎn)程操控的無(wú)線電裝置進(jìn)行監(jiān)控或者引導(dǎo)。
▲ 在月球近側(cè)的馬呂斯山丘區(qū)域，一個(gè)巨大熔巖管打開(kāi)了天窗。
此外，惠塔克還指出，月球探測(cè)車必須在月球單照明周期內(nèi)成功完成任務(wù)，因?yàn)樗枰?yáng)能作為驅(qū)動(dòng)能量并加熱。一個(gè)月球日相當(dāng)于 14 個(gè)地球日，一個(gè)月球夜晚會(huì)持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間，對(duì)于月球探測(cè)車僅有 12 天，而不是 12 年來(lái)完成任務(wù)。
微型探測(cè)車還配備智能軟件，能對(duì)月球坑洞拍攝 “最佳圖像”進(jìn)行裁剪和預(yù)處理，之后將這些精美圖像傳送到探測(cè)車系統(tǒng)進(jìn)行建模。這款小型機(jī)器人會(huì)重復(fù)操作，多次返回坑洞獲取更多的圖像和測(cè)量數(shù)據(jù)。
▲ 進(jìn)入月球坑洞可能非常危險(xiǎn)，所以微型探測(cè)車必須小心謹(jǐn)慎。
探測(cè)車能夠自動(dòng)生成行動(dòng)指令、計(jì)劃和成像決策，從而下達(dá)指令占據(jù)高地俯瞰觀測(cè)坑洞，每次抵達(dá)坑洞都會(huì)拍攝數(shù)千張圖像，然后定期返回并下載至登陸器。平均而言，探測(cè)車行進(jìn)的最高速度是每秒 2.5 厘米。
“斗牛犬”的特征
從月球登陸器發(fā)送的原始坑洞模型圖像傳輸至地面后將進(jìn)一步改善圖像質(zhì)量，惠塔克稱，最終的結(jié)果將是一個(gè)高清晰度、3D 圖像質(zhì)量的坑洞模型。
▲ 微型探測(cè)車可能需要多次機(jī)動(dòng)操控，才能描繪月球坑洞輪廓。
他補(bǔ)充指出，通過(guò)平衡圖像質(zhì)量和探測(cè)車在坑洞旁遇到的風(fēng)險(xiǎn)，可以確定坑洞的俯視位置。在探測(cè)車每次俯瞰觀測(cè)時(shí)，將在多個(gè)平坦 / 傾斜組合視度下獲取圖像，從而觀察坑洞底部和四壁的狀況。
惠塔克說(shuō)：“所有的觀測(cè)結(jié)果將獲得令人驚嘆、近距離觀察月球坑洞輪廓的機(jī)會(huì)，這比繞月軌道飛行器實(shí)現(xiàn)更好的觀測(cè)，月球坑洞除了能勘測(cè)月球地下環(huán)境，還是一個(gè)獨(dú)特的科學(xué)分析窗口。坑壁是月球唯一可以觀察的原始地質(zhì)結(jié)構(gòu)，它們是觀察火山、地貌和更多地質(zhì)特征的獨(dú)特機(jī)會(huì)?！?/p>
▲ 與美國(guó)宇航局 “好奇號(hào)”火星車的輪子相比，最新設(shè)計(jì)的月球探測(cè)車體積較小。
這將歸功于微型探測(cè)車具有 “斗牛犬”的特征，它非常頑強(qiáng)，或?qū)⒔視栽虑蚩佣吹纳衩孛婕??；菟丝偨Y(jié)稱，這有點(diǎn)像貝爾發(fā)明的第一部電話，隨后掀起了通訊技術(shù)革命。
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