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NASA研制月球采礦機(jī)器人:土壤提煉氧氣做燃料

NASA研制月球采礦機(jī)器人

2013-01-30 11:01:08

  這個(gè)小機(jī)器人的設(shè)計(jì)初衷是收集月壤并將其倒入一臺(tái)專用設(shè)備內(nèi),這臺(tái)設(shè)備將會(huì)提取月壤中水和冰的成分并將其轉(zhuǎn)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(tái)專用設(shè)備將會(huì)跟隨搭載RASSOR機(jī)器人的著陸器一同登陸月球表面。因此可以說(shuō)這臺(tái)小小機(jī)器人就成了整個(gè)月球采礦站的礦工,這在以往是從未有過(guò)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(jié)約從地球長(zhǎng)途跋涉運(yùn)載補(bǔ)給物資的成本,因?yàn)橐赃\(yùn)送燃料為例,這樣運(yùn)送一次的話其原本攜帶的燃料量的90%都會(huì)消耗在路途之中而無(wú)法送達(dá)月面基地。尼克表示:“這就像是一個(gè)夢(mèng)想。”

  這種設(shè)計(jì)或許也將可以被應(yīng)用在火星上,因?yàn)槟抢锏耐寥酪脖徽J(rèn)為含有大量的水分。尼克說(shuō):“在火星極地的一些區(qū)域,人們認(rèn)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(zhì)了。”

  然而為了給“生產(chǎn)線”提供足夠的原材料以便后者能生產(chǎn)出足夠使用的產(chǎn)品,RASSOR機(jī)器人必須接連不斷,每天工作大約16個(gè)小時(shí),連續(xù)工作5年時(shí)間。目前正在火星表面工作的好奇號(hào)火星車的最高行駛速度大約是每秒4厘米,而RASSOR機(jī)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(gè)大滾輪掃過(guò)月面,當(dāng)它回到處理設(shè)備前準(zhǔn)備“卸貨”時(shí),它每次可以倒出大約40磅(約合18公斤)的月壤物質(zhì)。杰森·舒勒(Jason Schuler)同樣是RASSOR項(xiàng)目組的一名工程師,他說(shuō):“現(xiàn)在我們想做的只是確保在設(shè)計(jì)層面不會(huì)有任何妨礙它執(zhí)行這項(xiàng)任務(wù)的因素存在。”

  要想設(shè)計(jì)滿足此等奇特目的的機(jī)器人需要極大的創(chuàng)新,它的研制小組表示在研發(fā)第二代原型車之前他們至少還需要面對(duì)一個(gè)重大決定,那就是究竟是繼續(xù)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(cè)試中,履帶設(shè)計(jì)暴露出一些問(wèn)題,絕大部分都和粗沙粒和碎屑卡住履帶傳動(dòng)系統(tǒng)有關(guān)。研制小組在肯尼迪中心使用各種不同的平面測(cè)試了RASSOR機(jī)器人的性能,其中就包括將鵝卵石碾碎之后設(shè)計(jì)成的粗糙地面。

  這些石塊盡管已經(jīng)被用壓路機(jī)徹底壓成粉末,但仍然無(wú)法代替月壤。不過(guò)如果小機(jī)器人能應(yīng)付這種地表的話,那面對(duì)真正月壤的時(shí)候也就不會(huì)出什么大的問(wèn)題了。舒勒說(shuō):“動(dòng)力系統(tǒng)絕對(duì)是一大挑戰(zhàn),你不能想當(dāng)然地就認(rèn)為你在草地上,在水泥地上甚至在沙地上表現(xiàn)不錯(cuò)就能到月面上同樣如此。”就說(shuō)其中一點(diǎn),地面測(cè)試中使用的小機(jī)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(yīng)該是用金屬制作的。比如阿波羅計(jì)劃中美國(guó)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(méi)有使用橡膠。考克斯表示:“我們現(xiàn)在正在考慮我們是否需要花費(fèi)時(shí)間研制更可靠的履帶系統(tǒng),或者我們干脆將其更換成輪子。”

  現(xiàn)在研制小組已經(jīng)清理出一塊邊長(zhǎng)25英尺(約合7.6米)的空地并在其中鋪設(shè)模擬月壤物質(zhì),以便上這個(gè)小機(jī)器人能在盡可能相似的環(huán)境下對(duì)系統(tǒng)開展各種測(cè)試。

  目前研制小組已經(jīng)開始第二代原型機(jī)器人——RASSOR-2的研制工作,這一型的機(jī)器人相比第一代原型機(jī)將更加接近美國(guó)宇航局最終將送往月球的版本。預(yù)計(jì)這一改進(jìn)型機(jī)器人將于2014年年初開始開展測(cè)試工作。

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