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標題: 科學家擬用破冰機器人深入外星冰封海洋 [打印本頁]

作者: lawmann 時間: 2008-9-7 02:47 標題: 科學家擬用破冰機器人深入外星冰封海洋

測溫探針

測溫鑽頭

測溫探針與普通鑽頭相結合

當鑽頭鑽透冰層後可以釋放出一個小型機器人

據美國太空網報導，在我們的太陽系，最令人感興趣的地方也是最難到達的地方。隱藏在像火星極冠、土星衛星土衛二、木星衛星木衛二等厚厚冰層的區域就是典型例子。鑽透地球上的冰層其實已相當複雜，所以，在另外一個世界，這種任務幾乎不可能。不過，科學家提出了一個大膽設想，即用破冰機器人融化冰層以探索外星生命。

欲用熱鑽融化冰層

探索厚厚冰層下的秘密並非一個全新的概念。20世紀60年代建造並使用的探測器嚴格地局限于地球，曾在格陵蘭、南極洲等地區進行過測試，這種使命背後的理論相當簡單。長而細的探測器可以直接穿透冰層直抵地下。安裝在探測器頂端的鑽頭穿透冰層，主體上的科學設備記錄相關資料，一條長長的電纜系在後面，直達地面設備。

地面需要一台重量大且複雜的設備，提供大鑽頭所需要的無窮動力。鑒於在地球上實施這種鑽探活動的複雜程度，在地球以外的世界嘗試這種任務的可能性就此排除。科學家提出了另外一種構想：一種更為現代的鑽探技術利用熱鑽去融化冰層，而不是穿透冰層。

Cryobot就是這樣一種機器人探測器，它最近在南極洲經過了測試。隨著鑽頭通過產生的熱量融化冰層，探測器會“越陷越深”。融化冰層從理論上講是個不錯的概念，但如果探測器碰到冰層深處的東西，比如大塊石頭，它將陷入其中不可自拔。如果不能融化冰層，那麼探測任務將就此走向終結。

兩大技術完美結合

彼得•威斯(Peter Weiss)是一位在水下機器人技術領域富有經驗的科學家。他同香港理工大學和匈牙利格拉茲威爾特勞姆福斯特研究所(Institut fuer Weltraumforschung)的同事一道，設計出將鑽探技術和融化方法完美融為一體的創新方法。他們提出的“熱鑽”(thermal drill)系統原型機在實驗中表現不俗，實驗結果刊登在2008年7月出版的《行星和空間科學》雜誌上。

熱鑽頂端裝配一系列刀片和加熱器，解決了探索遙遠世界冰下區域的難題。熱鑽的工作原理是什麼？對此，威斯解釋說，“我們的熱鑽就像‘經典’融化探測器，裝備有兩個驅動器，可以鑽進冰層。我們利用機械手段在冰層鑽孔，通過這種途徑，把冰粒向後移動，將其融化。融合冰水的泥漿在龐大探測器的作用下向後移動。”

威斯的熱鑽結合了鑽探和融化技術的兩大優點：“融化的優點是你可以直接生成熱量融化穿透冰層，由於這種活動會轉化為機械力，其間的能量不會喪失。”至於鑽探過程中可能遭遇沙土層或其他不能融化通過的材料，威斯表示，“增加鑽探裝置可以避免你的融化探測器在穿透冰層過程中，不會陷入沙層中拔不出來，這一幕可能會在火星上演。混合型熱鑽可以穿透不能融化的沙層。”

冰層下可能有海洋

鑽探過程中產生的熱量還具有給探測器消毒的良好作用，在探索一個從沒有人去過的未知世界時，對探測器消毒是科學家必然要考慮的一個元素。他們還應保持新環境的原始狀況，因為一旦遭到探測器的污染，將使任何尋找某種化學物或生命跡象的實驗或努力毀於一旦。不斷產生熱量還有助於保持科學設備足夠熱，以便在極為寒冷的環境下有效工作。

太陽系的許多區域成為熱鑽探索的理想候選。威斯表示：“這項研究的目標本來是對火星和木星衛星木衛二展開熱鑽分析。不過，在提出這一目標之後，科學家迄今已對諸如土衛二和土衛六等地外世界有了新的認識，科學家懷疑這些地方存在地下海洋。”威斯及同事目前為止只是利用大冰塊在實驗室測試了他們的熱鑽原型機。而下一步，他們將會在真空條件下測試熱鑽，模擬外星球環境下可能遭遇的各種問題。

他們還將測試機器人探測器鑽探的深度。儘管外界對熱鑽寄予厚望，但威斯尚不敢確定這些特徵是否會在未來探測器身上得到體現。他說：“歐洲航天局和美國宇航局都在討論探索冰狀木衛二的未來任務，但飛船上是否載有登陸或撞擊探測器，目前尚不確定。不過，向木衛二發射一個沒有登陸器的軌道器，就好比你一分錢沒帶走進水果店一樣。你去哪幹什麼？”

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