仿生机器人出击，外星球探测器会有多“奇葩”？

最近，美国宇航局公开了正在研发的蛇形机器人，它有望前往土卫二，探索冰层。考虑到外星球的气候、地理条件与地球差别极大，探测器为了完成任务，可能采用哪些别出心裁的设计？它们又会展示哪些适应新环境的妙招呢？

机器蛇挑战冰世界

这款美国蛇形机器人承担重任，学名叫做“宇宙生物现存生命勘测器”。顾名思义，它的核心使命是探索土卫二表面冰层下的未知世界，以验证地球生命在宇宙中是否孤独。

近年的研究显示，土卫二的海洋中很可能“集全”了生命诞生的六大基本元素，而土卫二的冰层中存在着构成生命的基础物质——氨基酸，因此科学家长期怀有浓厚兴趣：土卫二的内部海洋中会不会存在生命呢？根据当前的深空探测成果，土卫二被认为是最有可能存在生命的外星球之一。

然而，探测器历经千辛万苦抵达土卫二表面后，还需要克服深不可测的冰裂缝（大量蕴含有机分子的羽流从那里喷向太空），在迷宫般的冰隧道中穿梭，甚至探索未知的地下海洋，揭开生命“谜底”。这些任务都是常规漫游车难以胜任的，因此科研人员有必要借鉴仿生学成果。毕竟地球地貌丰富多样，各种动物的体态都是为了适应特定环境而演化的，往往通过了亿万年考验。

作为第一代计划探索外星球的蛇形机器人，“宇宙生物现存生命勘测器”全长约4米，重100公斤左右，躯干由10个相同的旋转节段组成，外部覆有3D打印制造的带有螺旋纹边的“蛇皮”，以便在光滑的冰面上获得良好的附着力。此外，有消息称，这种机器蛇具备一定的自我修复能力，必要时尝试自主脱险，很可能采用了记忆金属，编有类似壁虎断尾求生的应急程序。

虽然美国宇航局披露的关键信息不多，但我们可以推测认为，机器蛇的人工智能水平取得了显著进步。在陌生的土卫二上，机器蛇几乎时刻都会遭遇意想不到的困难与险境。由于距离遥远，无线电信号在土星与地球之间单向传输需要1个多小时，地球团队显然来不及遥控指挥机器蛇。这样看来，机器蛇必须具备强大的环境感知能力、自我甄别判断能力以及自主决策行动能力。

为此，科研人员给机器蛇配置了4对立体摄像机和激光雷达，能够利用激光脉冲创建周围环境的3D地图，确保实时感知，并借助数字地图和高超算法，评估预定路线的危险等级，找出最安全的前进路径。当前机器蛇正在地球冰川、火山区域测试，未来它如果在外星球表面“因地制宜”“因时制宜”，适应更复杂的任务地形，将是人工智能在航天探测领域的新突破。

仿生机器人更奇妙

冲出沙丘的机械巨蝎，呼啸而下的机械怪鸟，奔跑嚎叫的机械恐龙……这些当前只能在科幻影视中才能看到的刺激场面，也许在将来会出现在遥远的星球上。不过，它们带给外星球的不是血腥杀戮，而是人类在航天探索中浸透的自强不息。

如今，无人直升机不时盘旋在火星低空，而国外科研人员正在借鉴仿生学成果，研发更适应火星环境的探测器。2018年美国宇航局启动了“火星蜜蜂”项目，这是一种微型仿真机器人，个头与真实的蜜蜂类似，可以在指甲盖大小的平坦表面停靠，但它的翅膀采用更像蝉翼的造型，能够更好地利用稀薄空气的升力，更加节能地飞行。

随着微电子技术进步，设备小型化进展显著，轻巧的机器蜜蜂可以承担基础性观测任务。未来，数十只机器蜜蜂集群随登陆器在火星着陆后，可以按程序向四周分散探索，重点探测火星表面大型洞穴，寻找潜在的微生物痕迹。显然，同等造价下，更多的机器蜜蜂“无孔不入”，对洞穴等特殊环境有着更好的适应性，比大型漫游车执行任务更有效益。

外星球漫游车时刻提防着无处不在的碎石与坑洼，前进速度缓慢，有必要摆脱“束缚”。借鉴昆虫或鸟类悬停技能的多旋翼无人机，借鉴蝠鲼流线体的滑翔充气式探测器……诸多方案如雨后春笋，纷纷涌现。

如果科研人员对于“外星球大气能否支持探测器稳定飞行”心存顾虑，或许可以降低要求，只需让探测器“跳起来”。

多国探月计划中包含跳跃探测器，其体积往往只有棒球或拳头大小。有的采用钛合金单腿结构，腿型模仿蚂蚱，跳跃高度可达1米多，水平方向移动速度达15公里/小时。有的更强调可靠性，类似某些海底生物，借助球体突出端发力，略微弹跳一点高度，下落后滚动前进。

随着结构设计、材料、动力等条件更加完善，跳跃探测器可以尝试大型化方案。国外曾论证过所谓“机器袋鼠”，体积有手提箱大小，跳跃高度达5米，水平方向速度接近40公里/小时。这种方案对于地形探测能力、动力、抗冲击性能等提出了更高的要求。

畅想未来，人工智能技术与仿生学成果“强强联手”，航天探索必将如虎添翼。而随着人类积累了足够的外星球复杂地形信息，如果材料学与塑形技术获得重大突破，新概念探测器到达目标星球后，说不定可以根据不同的地貌、气候条件，智能化自主决策，变形为不同的机器生物。

遇到海洋，机器海豚畅游跃起；遇到高山，机器鹰隼展翅翱翔；遇到平原，机器骏马一日千里；遇到森林，机器猿猴攀援跳跃；甚至遇到神秘生物，多个中小型探测器迅速组合为机器霸王龙、机器猛犸象之类的大家伙，发出几声咆哮，吓退潜在威胁者……总之，孙大圣72变在古人看来是神话，在未来也许会变成现实，助力人类更高效地探索外星球。（作者： 孙飞）

本文链接：https://www.bjjcc.cn/kepu/80934.html，文章来源：科普之家，作者：中国航天报，版权归作者所有，如需转载请注明来源和作者，否则将追究法律责任！