应用、伦理与前沿

空间与行星机器人

空间与行星机器人,是一门为去到人几乎到不了的地方而造机器的手艺——它们或漂浮在轨道上,或在火星、月球这样的另一个世界的表面缓缓爬行。这类机器包括探测车,也就是那种六轮的科学小推车,在外星地面上蹭着前进,一边拍照、一边戳探岩石;包括装在航天器和空间站上的机械臂,用来抓取、维修和重新摆放设备;也包括能轻轻把自己放下、再挖掘或钻探的着陆器。说到底,它们就是我们伸到那些地方去的手和眼——在那些地方,人类几分钟内就会被冻僵、烤焦或窒息。

让这份工作如此艰难的,是那残酷的环境,更要紧的是与机器人对话时的延迟。发往火星的无线电信号,单程往往要花上好几分钟,因此地球上的操作员没法像开遥控车那样实时驾驶探测车——等你看见前方的悬崖边、喊出“停”的时候,探测车早就开下去了。所以这些机器人必须自带足够的判断力,能自己一寸一寸安全前行、自己规划出绕开巨石的路线、一旦发现不对劲就自己刹住,只是偶尔才与地球通一次话。除了这份延迟,它们还得熬过会扰乱普通电子元件的辐射、会卡住活动部件的尘埃、在阳光与阴影间剧烈摆荡的温度,以及一个朴素的事实:没有维修队会赶来。每一个零件都经过加固、被测试到精疲力竭、并按“即便坏也要坏得体面”来设计,因为单单一个卡死的轮子,就可能终结一项耗费数年、动辄数十亿的任务。

一辆火星探测车每天从地球那头只收到一句“朝那道山脊开过去”,随后便花上数小时自己缓缓挪过去——用相机看着地面、判断哪一块踩上去安全、遇到任何它信不过的障碍就停下,全程都不去等那要好几分钟才到的信号。

当求助要数分钟才能往返一趟,机器人就只能给自己当司机。

正因为有通信延迟,行星探测车被刻意只赋予有限的自动驾驶能力——足以让它安全地缓缓前行,却又不至于让它在地球还来不及审看它做了什么之前,就闯进险境。

又称
space robotsplanetary rovers太空机器人行星探测车