机器人在火星

剑　民

火星是太阳系中唯一可能被地球化而成为类似于地球的行星，也是除地球外唯一有可能进化出生命的行星。

火星是人类在太阳系中有希望在不久的将来实现登陆、行走并以传统方式进行探索的唯一一颗行星。

到目前为止，人类已经向火星发射了30余艘不同的探测飞船。

人类目前无法上火星

为什么要把机器人送上火星而不是像探月那样直接把人送上去？

因为人类目前还不具备将人送上火星的能力。

首先，人类探索火星的历史记录不容乐观——各国共向火星发射了30多个探测器，但只有不到三分之一的探测器成功抵达了火星。

其次是成本。目前将1千克重的机器人送上火星需要花费约50万美元的设计和发射费用，而机器人不需要考虑复杂的生命保障系统，也不用担心返回的问题——这将为飞行任务节省很大的重量。显然，载人探测任务的单位重量成本高于机器人任务。另外，机器人不需要在火星表面软着陆。

第三个原因来自工程上的挑战。例如，要实现载人探测，一个可能的情形是要从火星大气中生产回程的燃料。然而至今还未进行过任何相关的尝试。另外一个重要的考虑是，在如此漫长的任务中宇航员可能受到的太空辐射以及阻挡辐射的方法。在地球上，地磁场阻挡了大部分的辐射，而火星没有地磁场。

综合以上原因，人类近期还不会将人送上火星。

最好的替代者

对于太空计划来说，机器人并不是什么新鲜事。人类从踏足月球之前就开始向火星派出探测器和漫游车机器人了。1965年，“水手”4号行星探测器发回了这颗红色星球的第一张近距离照片。1997年，“探路者”号漫游车为科学家们提供了有关火星大气层和地层的资料，其详细程度是前所未有的。

最新的宇航机器人的不同之处在于，它采用了人形设计，有一个脑袋、两只眼睛和手臂，而且每只手有五根手指。我们来看看宇航机器人的各个组成部分:

头部——头部安装了两只小型彩色摄像机，能够为操作宇航机器人的宇航员提供立体视觉。用来覆盖和保护头部的头盔在制作时使用了光固化立体造型技术。颈部有接头，使头部可以向两侧和上下转动。

躯干——躯干提供了一个中央单元，用来连接外围作为附属部分的头部、手臂和腿。躯干中还包含有控制系统，我们将在下一部分中对控制系统进行介绍。

腿部——宇航机器人的设计中有一处与人类外形不同，那就是它只有一条腿。这条腿的唯一作用是在手无法进行支撑时提供这一功能。

手臂——和人类不同，宇航机器人的两条手臂能向多个方向运动，活动范围也大得多。每条手臂配备的传感器超过150个，并通过接头紧密连接。手臂中还集成了太空专用马达、谐波传动装置和带有故障保险的制动装置。

手——宇航机器人给人印象最深的部位大概是它的手。无论是尺寸还是功能，它的手都与太空服包裹着的人手极为相近。这种手安装了接头，活动能力甚至比太空服下的人手还要强。前臂长20厘米，里面装有14只无刷马达，用来为每只手提供动力。手有五根手指，其中大拇指与其他四根手指相对。手之所以要设计为具有五根手指，是为了与专为人类设计的工具兼容。研究人员曾经展示过宇航机器人的能力:让它用镊子夹起一小片金属垫圈。它的手臂和手单元一共可以举起近十千克的重量，这个数字看似不大，但在无重力环境下，这一力量相当可观。

机器人任重道远

当宇航机器人被送到太空船外从事维修或建造工作时，太空船内的一位宇航员将对它进行遥控。这位宇航员会戴上头盔和手套，并让宇航机器人模拟其动作。如果宇航员向上看，宇航机器人的头部会向后倾斜，做出与控制者相同的动作。当宇航员转动头部时，宇航机器人的摄影机拍摄到的画面将显示在用来控制它头部运动的头盔内。

宇航机器人的主要用途是承担人类无法胜任的任务:快速脱离太空船，进入没有氧气的环境。它离开太空船所花的时间，只相当于宇航员所用时间的一个零头。对于未来的太空旅行者而言，在出现紧急情况时，时间会成为生存的关键，而宇航机器人将能拯救他们的生命。宇航机器人的应用不仅限于太空。它还可以代替人类进入一些危险的地点，如火山和核电站。

有朝一日，当人们回顾过去时，会将宇航机器人看成是机器人全面接管太空产业的开端。具有人工智能的机器人（而不是人类）将成为踏上太阳系其他行星的第一批探险者。

探测车功能全面

火星探测机器人是迄今为止在其他行星上实现成功着陆的最大的探测车。在这类任务中，机器人工作起来就像是一个机器人地质学家。探测车装载的仪器设备的首要目的是研究岩石。

探测车的功能主要有:利用自身的太阳能电池板发电并将其储存到电池中;利用装在桅杆上的一对高分辨率照相机，拍摄立体的彩色地形照片;利用热辐射光谱仪以获得热学数据。

科学家选择地表上的一点，探测车就可以移动过去。探测车是独立运行（自动驾驶）的，因为无线电信号在地球和火星间传播的时滞太长，不适合使用遥控操作。探测车的前部、后部和桅杆上的三对黑白摄像机能使探测车看清楚周围的状况并实现导航以避开障碍物。探测车有6个轮子，每个轮子配有一台发动机驱动探测车移动。

由于暴露于太阳、火星大气以及细微的火星尘埃下长达数十亿年，火星岩石上都覆盖了一层风化“外衣”，或称外表层。对此，探测车携带的科学工具包中包括了岩石打磨工具。岩石打磨工具使用一个带有金刚石钻头的自动磨削工具将岩石的风化外层磨掉，露出崭新的表面。

接触到岩石内部的原始部分对于解决以下两个问题是至关重要的：一是了解火星的地质历史；二是了解火星上是否曾经存在过水或者适合生命生存的环境。

（责任编辑:周巧娟）