欧洲航天局正在开发一款球形漫游车的原型,该漫游车可以探索月球洞穴的深处。这将是深入另一个世界地表以下的首个任务。
这款名为 DAEDALUS(Descent And Exploration in Deep Autonomy of Lunar Underground Structures,即月球地下结构深层自主下降与探索)的小型飞行器将被起重机放入洞穴,然后自由地在内部自主滚动。
“由于机器人配备了激光扫描仪和摄像头,它可以完全自主工作,”德国维尔茨堡大学机器人学家、DAEDALUS 项目成员 Dorit Borrmann 表示。如果他们敢于让机器人自行滚动,“我们或许能走得更远,然后收集更多数据。”
直径约一英尺半的 漫游车,将通过向洞穴壁发射激光脉冲并利用两个 360 度摄像头进行观察,来绘制洞穴内部结构图。该原型是欧洲航天局一系列旨在探索月球洞穴的宏大项目的一部分。
月球的地下世界既具有地质学意义(例如了解月球的形成过程),也关系到未来宇航员的实际需求。月球表面无法抵御宇宙辐射、微陨石和极端温度,但洞穴可以帮助宇航员或未来的月球定居者免受这些威胁。其中一些洞穴甚至可能隐藏着水冰。
在月球与行星研究所研究月球表面地质和演变的行星科学家 Julie Stopar(未参与 DAEDALUS 项目)表示,她很高兴看到这种创新的新设计。它们可以使漫游车探索我们以前无法到达的有趣地点。Stopar 说,地下任务可以研究洞穴内部不同岩石层,并找到保存为矿物质的古代熔岩流气体,从而进一步了解月球的历史。
但她并不完全相信熔岩管将很快为宇航员提供有用的掩体。许多洞穴入口高数百英尺,陡峭难行,对人类来说难以穿越。她还表示,远离两极的洞穴会更温暖,而且可能不会有对人类有用量的水冰。
Stopar 说,DAEDALUS 将要探索的熔岩洞穴形成于数十亿年前。那时,构成月球盆地的巨型、小行星大小的岩石撞击已经发生(即月球表面深陷的暗色区域),但“月球仍然是一个火山非常活跃的时期,”她说。
Stopar 说,她曾在地球上的熔岩管里,“有时它们很容易行走”,但有时里面布满了碎片,这可能对漫游车来说是一个挑战。
这些漫游车的想法来自于 2019 年的一次众包活动,当时欧洲航天局征集了月球洞穴探索的创意。漫游车及其下降起重机是欧洲航天局选择深入研究的两个想法。在最近为期四周的可行性研究之后,该团队计划在 2033 年左右探索月球的马里乌斯山地区——这是一个有从太空中成像过的洞穴的区域。尽管如此,设计的细节和任务仍在讨论中。
漫游车内部将配备一套传感器和移动设备,并由坚固的透明外壳保护。这对于防止讨厌的月尘进入尤为重要,月尘会严重损坏仪器。它将通过改变外壳内的质心来使其失衡,从而使其向所需方向滚动——这与仓鼠在球里的运动方式非常相似。如果它卡住了,其表面的 16 根杆子中的一根可以伸出,将球弹过障碍物。
Borrmann 表示,目前设计中最大的悬而未决的问题之一是外壳的材料。他们需要找到或设计一种材料,能够保护内部免受撞击,并且不会被岩石或尖锐的月尘颗粒刮伤,从而使摄像头能够保持清晰的视野。
Borrmann 说,对于这项任务,球形设计比传统的腿或轮子更具优势,因为在陡峭的月球坑中行驶或行走将极其危险。而且,如果他们将传统的机器人放下去,其突出的部分可能会被岩石卡住。漫游车将通过扫描其下降到洞穴中的环境来获取大量数据,因此即使在最坏的情况下,它无法在洞穴地板上移动,它仍然可以对洞穴的成分和布局有一个不错的了解。它不仅能够制作洞穴的 3D 地图,还可以分析岩石发出的光光谱,以确定其成分。
所有这些信息将有助于科学家们,目前他们对洞穴内部的了解甚少。