2022-03-26 06:11

月球探测车可以被扔进熔岩管探索其深度

在进行太空探索时,技术上的挑战比比皆是。有些地区非常偏远或与世隔绝,工程师们需要制造一辆特别制造的车辆才能访问这些地区。对于月球上一些较偏远的地方来说,这当然是一种情况——尤其是月球上尚未被探索的洞穴。现在洛桑联邦理工学院(EPFL)的一名研究生似乎已经开发出了这样一种准入系统。

这些月球洞穴最初是由熔岩管雕刻而成,但数百万年来一直未被触及。然而,它们有明显的优势。这是一个相对稳定的温度,虽然它处于人类能够承受的低温(零下30摄氏度),但毫无疑问,这比月球表面恶劣的温度波动要好,月球表面的温度在夜间-150摄氏度和白天150摄氏度之间变化。此外,洞穴顶部的风化层可以有效地屏蔽不断冲击月球表面的辐射。简而言之,这些洞穴有可能成为月球基地的绝佳起点。

但是,尽管十年前就被发现了,我们对这些洞穴仍然知之甚少。要使用它们,我们必须了解更多,而最好的方法是派一些机器人代替我们。其中一些洞穴深度超过100米,将着陆器直接送入其中至少在技术上是不可行的。因此,工程师们必须想出一种方法,在不破坏它们的情况下,将探测机器人放入洞穴中。

UT视频讨论熔岩管。

这项任务落到了EPFL的研究生卢卡斯·弗罗萨特的身上。他在攻读硕士学位期间还在日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)实习过,该机构负责设计机器人本身。不幸的是,弗罗萨特的实习正好赶上了Covid-19大流行,所以他无法在日本度过任何时间。但是,像许多孤立的工作人员一样,他花时间与JAXA的同事在视频会议上合作。

视频会议的一个缺点是,它们不能让你充分了解任何可能对你的工作至关重要的物理事物。弗罗萨特知道他要设计一种机械装置,它能让6个机器人从高处坠落到洞穴深处,然后发射到洞穴中。但他对机器人本身所知道的只是它们的大小、形状、重量和硬度,就像一个体操球。

所以弗罗萨特做了任何优秀的工程师都会做的事,去买了一些健身球来测试他的新设计。具体来说,他的任务是建造一个外骨骼,将推动6个机器人中的3个远离外骨骼本身的着陆点,而将其他3个球形机器人放置在附近。他还将不得不与其他在地球表面难以模拟的东西作斗争——月球引力。

Froissart at the co<em></em>nstruction site wher<em></em>e he performed some of his testing.
公司的弗罗萨特 nstruction站点在哪儿 他做了一些测试。

信贷-阿兰·赫尔佐格/ EPFL

弗罗萨特计算出,要想模拟掉入月球洞穴100米的过程,他必须让他的装置掉到地球表面20米的高度。这仍然是一个显著的高度,但有一天他在散步时被一个创新的想法打动了。

这段路正好带他经过EPFL校园旁边的一个建筑工地。现场的经理允许弗罗萨特使用现场的一个脚手架来测试他的设备,甚至在脚手架底部倾倒了一些沙子,以模拟洞穴底部的风化层。它在第一次、第二次或第100次都不起作用,就像大多数创新项目一样。但它最终还是成功了,弗罗伊萨特向JAXA的同事们提供了一种经过彻底测试的外骨骼,它可以将三个球形机器人推进几米远,同时在落入100米以上的月球洞穴后,将另外三个机器人放置在着陆点。

即使完成了这项任务,在任何机器人探测月球洞穴周围之前,仍有更多的工作要做。机器人本身还没有经过完全的测试,它们也没有任何方法可以成功地将它们扔到一个洞穴系统中。但许多工程师和科学家仍在研究这个问题。弗罗萨特本人并不在其中,尽管他仍在参与太空探索。他将在苏黎世建造卫星和火箭鼻锥,并希望有一天能看到他的外骨骼将真正的机器人放入月球洞穴。

Froissart with his exoskeleton device that will launch ball shaped robots into lunar lava caves.
弗罗萨特和他的外骨骼设备将把球形机器人发射到月球熔岩洞。

信贷-阿兰·赫尔佐格/ EPFL