太空蚂蚁实验揭秘

沈羡云

不知道你是否看过一本名叫《酷蚁安特儿梦幻记——邀游太空的蚂蚁行》的童话书，里面描述了一个名叫“安特儿”的蚂蚁，它没有翅膀，却梦想遨游太空。实际上，蚂蚁上太空早已不是梦想。今天我们就来说一说蚂蚁在太空的那些事儿。

“自行其道”的蚂蚁引起了科学家的兴趣

蚂蚁是一种典型的、社会性生活习性的昆虫，它的踪迹几乎遍布全球，除南极洲之外，其他各洲都可以见到它们。这群整天忙忙碌碌、爬个不停的小家伙，有两个令人望尘莫及的特殊功能。

一个是它们有着超人般的触角功能。蚂蚁的触角是它生活中最重要的器官，比其他任何器官都重要。它头上的两根触角能时刻不停地接受外界信息。一只蚂蚁找到食物后，匆匆忙忙奔回巢穴，在碰到另一只蚂蚁时，就用触角相互碰一碰，将食物的信息传给对方。这样，一传十，十传百，越来越多的蚂蚁被带出巢穴。另一个特点是蚂蚁在寻找食物时，不论分头行动，还是成群结队，都像有人在无声地指挥。根据斯坦福大学科学家的研究，蚂蚁的这种习性是建立在数百万年来形成的“规则”之上。蚂蚁视力不佳，它们在寻找食物时主要依靠嗅觉和触觉来指导自己的行为，而这种密切合作的方式，能使它们在寻找食物的过程中，可以更好地与其他蚂蚁联系，并在一定时间内搜索更多的区域。

小小的蚂蚁，细细的触角，却蕴涵着如此深奥的学问，真令人佩服，也让人深思。因此，它引起了机器人技术研究者的兴趣。研究人员从蚂蚁寻食中得到启发一在无线通信已经中断的情况下，是否可以让机器人采用蚂蚁的工作方式来支配自己的行动？

如果这个想法可以实现，那么当机器人进入有烟雾或灰尘的建筑物中进行搜索，外界的通讯中断时，在危险的情况下机器人可以自行启动一个新系统，靠自己来确定行动方向，整个搜索工作将会进行得更快。这种“自行其道”的机器人，不仅可用于地面，在太空也十分有用。當出现航天器着火、化学物污染、缺氧或出舱行走等通讯中断的情况时，这种智能机器人就可以大展手脚，承担搜救任务了。

小蚂蚁上太空为研制机器人“打前阵”

仿生学是近年来发展起来的工程技术与生物科学相结合的交叉学科，它是一门通过研究生物系统的结构和性质，为工程技术提供新的设计思路及工作原理的科学。这门学科自产生以来，得到广泛的发展和应用。例如，人们根据蝙蝠发射和接收超声波的原理，发明了“千里眼”——雷达。那么，我们为什么不可以模仿蚂蚁触角的生物物理和生物化学机制，研制出更好的控制软件，应用到智能机器人上呢？

要将蚂蚁的特殊功能应用到智能机器人设计中，首要条件是要摸清蚂蚁工作方式的规律和影响因素，才能建立模拟蚂蚁行为的控制程序。在微重力环境中，人“走路”的方式与地面不同，要花更大的力气，而且容易出现相互干扰，特别是在密度和互动率大时，干扰更大。那么，微重力环境下，蚂蚁之间的接触到底会发生多大改变？对蚂蚁的搜索行为有多大影响？对此，大家心里都没底。因此，生物学专家和工程人员合作，决定将蚂蚁送上天，对它们在太空中的寻食方式进行研究，为今后新型机器人的研制“打前阵”。

让科学家收获诸多的3次太空蚂蚁实验

首先要说的是由美国纽约州锡拉丘兹市福勒中学学生们选送的太空蚂蚁实验。2003年1月16日，“哥伦比亚号”航天飞机升空时，就带着15只蚂蚁上了太空，可惜的是这15只蚂蚁由于航天飞机爆炸成为殉葬品。

福勒中学学生们从2000年就开始准备太空实验，他们翻阅资料、提出实验设计、选拔上天的蚂蚁、研制适合蚂蚁太空生活的“蚂蚁工坊”、进行多次地面实验。这样惨痛的结果，怎不令人悲伤。几天后，为了纪念殉难的了名航天员，学生们化悲痛为力量，全心全意地投入到对已经获得的数据分析、总结的工作中去。在“哥伦比亚号”航天飞机飞行的16天中，航天员每天多次观察和拍摄蚂蚁的行为和筑巢进程，共进行了80多次实验，并将实验的情况及时地传送到地面。

学生们从一个互联网链接中下载每日数据，对所收集的资料进行了回顾和分析，其中包括蚂蚁行为的录像和静态照片。他们原以为上天的蚂蚁也会像航天员一样，分不清上下、行动迟缓、筑巢速度变慢。但是观看太空发回的照片和录像后，出乎学生们的预料，太空蚂蚁比地面的蚂蚁更活跃，它们像疯子一样发疯地挖着地道。只是它们挖隧道的方式与地面蚂蚁不同。地面的蚂蚁是沿着蚂蚁工坊的四周挖隧道，而太空蚂蚁挖隧道的方向没有规律，更随意。为什么会出现这种情况呢？是太空的微重力环境“迷惑”了蚂蚁，还是其他的原因，至今还是一个谜，这激励了科学家和学生们想继续研究的决心。

其次要说的是我国的太空蚂蚁实验。2004年9月27日，我国的第20颗返回式科学与技术试验卫星发射时，也携带了4只活蚂蚁、30个蚂蚁卵上天。在遨游18天后返回地面时，4只成年蚂蚁不幸“献身”，在太空中孵化的小蚂蚁也全都死亡。但20多个存活的蚂蚁卵中却有几只小蚂蚁破卵而出。

最后再来说说国际空间站上的太空蚂蚁实验。2014年1月是蚂蚁家族史上最光荣的一页，约800只蚂蚁集体上国际空间站，进行了有深远意义的太空实验。据英国广播公司报道，生物学家表示，被送上国际空间站的蚂蚁仍能进行团队协作探索一个新区域，尽管它们仍会从容器壁上掉下来。坠落之后，它们最长在半空中飘浮8秒钟。在空间站的零重力环境下，蚂蚁的“集体探索”活动虽然受到阻碍，但并没有因此停止。

对于太空蚂蚁实验，BBC评论员仿照阿波罗登月航天员口吻评价道：虽然太空蚂蚁实验对于人类而言只是小小的一步，但是对于整个蚂蚁种族而言却是巨大的飞跃。