包括日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)成员在内的一组研究人员首次展示了如何使用小型机器人建造月球基地。在演示过程中,自主机器人以惊人的精度协同工作。
将人类活动扩展到地球以外的全球竞争现在进入了一个新阶段:关注着陆后会发生什么。
JAXA是由NASA领导的雄心勃勃的Artemis计划的合作机构。该计划的目标是在2025年将宇航员送回月球表面,这标志着半个世纪以来第一次载人登月。
然而,该计划的愿景超出了这一里程碑。它设想建立一个月球基地,使持续的人类活动成为可能。这个设施将有多种用途,包括资源开采和作为火星探测的中继站。
该基地还将保障人类的福祉,并确保在具有挑战性的月球环境中进行适当的物质储存,在月球环境中,强烈的宇宙辐射对人类和物资都构成了风险。
然而,由于运输和维护困难,在地球上使用的大型建筑机械在月球上是不切实际的。
为了解决这个复杂的挑战,一个由大约20个组织组成的日本研究小组,包括JAXA和东京大学,选择了一种不同的方法。
该团队转向小型机器人,在月球上进行创新和高效的土木工程。这些机器人可以自主协作,利用人工智能技术减少对人类持续干预的需求。
该演示是2019年启动的日本登月研究与开发计划的一部分。它的目标是到2025年建立一个系统的原型,到2050年实现实际实施。在相模原市JAXA相模原校区的演讲作为该项目的状态报告。
这次演示是在相模原校区的太空探索先进设施内的太空探索场进行的。为了复制月球表面,该地区被沙子覆盖,看起来像沙丘。
这次演示的主要目的是展示机器人如何准备月球表面。这些机器人的尺寸约为1平方米(11平方英尺),重50公斤(110磅)。这使得它们很容易在勘探车上运输。
登陆月球后,第一个任务将是评估建造基地的环境。在演示中,庆应义塾大学的自动土壤调查机器人发挥了至关重要的作用。这个紧凑的四轮机器人探索着陆点周围的区域,通过在月球表面定期运行一个测量装置来收集数据。
当它收集表面硬度和其他地质特征的数据时,它在沙子上创造了一个网格状的图案。在月球上,这个机器人将帮助确定最合适的基地建设地点。
此外,月球上的环形山可能会阻碍建造过程。在实验中,一个与土壤调查机器人设计相似的机器人将一些小袋子放入它探测到的洞中。这个机器人将负责用沙袋填充陨石坑。
之后,另一个机器人,这次有四个轮子,像压路机一样压实并硬化地面。一个类似推土机的机器人也帮助铲平了地面。
机器人也可能遇到故障或阻碍其运动的障碍物。为了解决这个问题,九州理工大学开发的这款四轮机器人有一种特殊的机动方式,可以在被卡住时自我解脱。
在演示过程中,机器人的四个轮子中的一个卡住了。但是机器人支撑轮子的四条腿可以像尺蠖一样移动。通过重复这个动作,机器人成功地从柔软的地面上解脱出来。
另一个参与实验的机器人是由奈良科学技术研究所开发的。它可以自动探测沙子中的大石头和障碍物。机器人使用一种类似耙子的装置,试图找回石头,并把它们放在一个专用的盒子里。经过几次尝试,机器人成功地完成了任务。
东京大学特别任命的教授、该项目经理永谷敬二(Keiji Nagatani)解释说:“月球表面有无数的不规则现象,在我们真正着陆之前,我们无法完全理解。”
“但即使在如此恶劣的环境中,小型机器人也可以通过自主协作而出色地工作。我们的目标是推进研究和开发,以达到(月球)表面的水平,这样探测车辆就可以安全着陆。”
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(阅读这篇日文文章。)作者:伊藤Juichiro Ito