一幅插圖顯示了一個冷凍機器人在歐羅巴的海洋中游泳，尋找生命。航空航天(圖片來源:uux.cn/美國國家航空航天局/JPL加州理工學院)
（神秘的局概機器計劃地球uux.cn）據(jù)美國太空網(wǎng)（羅伯特·李）：美國國家航空航天局正在為機器人構(gòu)建路線圖，這些機器人可以通過未來的述土太空任務(wù)訪問海洋世界，并打破世界厚厚的星和星上穴居冰殼，探索地下海洋以尋找生命。冰低溫
最近，冷衛(wèi)航天局公布了2023年2月美國國家航空航天局主辦的部署研討會的結(jié)果，科學家和工程師聚集在一起討論可能的美國木星“低溫機器人”任務(wù)概念。這個想法是航空航天穿過太陽系衛(wèi)星的冰冷外部，像木星的局概機器計劃衛(wèi)星歐羅巴或土星的衛(wèi)星恩克拉多斯，并在其中放置一個探測器，述土可以探索下面的星和星上穴居液態(tài)海洋。
探索的冰低溫cryobot概念是簡單地鉆入一個世界的替代方案，涉及使用一個從冰冷海洋世界表面的冷衛(wèi)母單元發(fā)出的圓柱形設(shè)備，該設(shè)備可以融化冰，因此隨著水在周圍流動并重新凍結(jié)而滑落。
這些探測器和這種所謂的“熱鉆探”技術(shù)目前通常用于調(diào)查地球上的冰川和冰蓋，但像木衛(wèi)二和土衛(wèi)二這樣的世界的冰殼更冷更厚。它們還表現(xiàn)出遠不可預測的行為。
幾年來，通過低溫機器人將當前的地球熱鉆井作業(yè)應(yīng)用到地外環(huán)境一直是美國國家航空航天局木衛(wèi)二科學探索地下訪問機制(SESAME)和海洋世界生命探測技術(shù)概念(COLDTech)項目支持的研究人員的重點。
然而，隨著時間的推移，人類對冰蓋海洋世界有了更多的了解，因此，在加州理工學院(Caltech)舉行的研討會為參與這些項目的科學家提供了一個機會，以重新召集并確保這些發(fā)展被納入機器人任務(wù)架構(gòu)。
尋找生命，跟著水走
正如我們所知，生命依賴于許多關(guān)鍵化合物、分子和元素，但可以說，沒有一種像水一樣至關(guān)重要。
作為地球上生命的基本構(gòu)成，很容易理解為什么水成為科學家關(guān)注的焦點，他們希望在太陽系的其他地方尋找生命。此外，雖然我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在我們的恒星后院(甚至更遠的地方)有豐富的水，但沒有什么發(fā)現(xiàn)比認識到我們太陽系中的冰冷衛(wèi)星擁有巨大的液態(tài)水海洋更讓天體生物學家著迷了。
發(fā)現(xiàn)火星的干旱景觀曾經(jīng)充滿了水，這無疑為發(fā)現(xiàn)古代生命的遺跡提供了令人興奮的機會，但像木衛(wèi)二和土衛(wèi)二這樣的海洋衛(wèi)星提供了發(fā)現(xiàn)目前可居住的世界的機會，甚至可能現(xiàn)在就在它們的水域中擁有真正的生物。那些生物，盡管它們可能是微生物，卻是革命性的發(fā)現(xiàn)。
根據(jù)美國國家航空航天局的說法，加州理工學院的研討會確定了四個關(guān)鍵方面，這四個方面應(yīng)該為開發(fā)外星水世界探索機器人的路線圖提供信息。這些方面是功率、熱容量、移動性和通信。
一個能在壓力下加熱的機器人
當然，我們海洋世界的幾英里厚的冰殼對尋找生命的任務(wù)構(gòu)成了相當大的挑戰(zhàn)。這意味著探索cryobot的海洋世界的心臟需要一個能夠提供熱量的核能系統(tǒng)，可以融化那么多英里的冰——這個系統(tǒng)估計需要大約10千瓦(kW)的能量。這個系統(tǒng)還必須被整合到一個結(jié)構(gòu)中，這個結(jié)構(gòu)能夠承受這些深海的巨大壓力。
開發(fā)這樣一個系統(tǒng)是有先例的，不管它聽起來有多復雜..
卡西尼號飛船在2017年墜入這個氣體巨人的大氣層之前探索了土星及其衛(wèi)星，它攜帶了一個能夠產(chǎn)生14千瓦的熱能系統(tǒng)，比融化數(shù)英里的冰所需的能量還要多。此外，在20世紀60年代和70年代，放射性同位素熱電發(fā)電機(RTG)可能會在木衛(wèi)二海洋的壓力下幸存下來，并被部署到地球上的海洋底部。
但是未來的低溫機器人不僅僅需要環(huán)境保護；還需要保護它免受自身產(chǎn)生的熱量的影響。這將需要一個熱管理系統(tǒng)，通過將熱量分配到環(huán)境中來維持機器人的安全內(nèi)部溫度。
科學家說，做到這一點的一種方法是使用兩個獨立的液體泵送回路。其中一個將通過嵌入機器人皮膚的通道循環(huán)內(nèi)部工作流體，另一個將在低溫機器人和周圍環(huán)境之間循環(huán)融化的冰水。

一幅插圖顯示了從土星的衛(wèi)星恩克拉多斯噴出的冰羽。(圖片鳴謝:uux.cn/美國國家航空航天局)
雖然像這樣的系統(tǒng)已經(jīng)制造出來了，但還需要更多的開發(fā)來為它們適應(yīng)歐羅巴或土衛(wèi)二的冰殼做準備。
這些冰殼可能還含有巖石和鹽等雜質(zhì)，機器人需要額外的系統(tǒng)才能穿透這些雜質(zhì)。這可以通過機械切割、用高壓水噴射這些雜質(zhì)，甚至兩者結(jié)合來實現(xiàn)。
當然，一些障礙，如大而堅硬的巖石、鹽塊、水洼，甚至這些冰殼中的巨大空隙，都可能無法通過這些方法清除——因此，低溫機器人還需要能夠?qū)Ш降降叵潞Ｑ?。這將需要集成一個朝下的傳感器來觀察障礙物以及一個轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，這兩個系統(tǒng)在過去已經(jīng)開發(fā)出來，但尚未完全集成到地球上的任何工作系統(tǒng)中。
科學家們還必須在開發(fā)前往冰冷海洋衛(wèi)星的任務(wù)之前，想辦法更好地識別冰殼中的障礙，這是研討會確定的優(yōu)先事項。即將到來的歐羅巴快船任務(wù)將于2024年發(fā)射，并于2030年抵達冰冷的木衛(wèi)二，這可能是這項危險調(diào)查工作的一部分。
打破僵局，但不是交流
最后但并非最不重要的是，在加州理工學院研討會上討論的另一個主要機器人任務(wù)是一個通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)將允許重要數(shù)據(jù)從深潛、海洋探索探測器傳送回位于目標海洋世界冰層頂部的母中樞單元。
在地球上，低溫機器人使用光纖電纜來完成這項工作，但在外星世界的冰中部署這些設(shè)備需要確保冰不會破壞電纜。這在土衛(wèi)二活躍的冰殼中尤其具有挑戰(zhàn)性，當海洋物質(zhì)通過裂縫噴發(fā)，噴入月球大氣層時，冰殼可能會移動和移動。
約翰·霍普斯金應(yīng)用物理實驗室(JPL)的Kate Craft正在研究海洋衛(wèi)星上的冰剪如何影響嵌入冰中的通信系鏈系統(tǒng)，而其他團隊正在研究非物理的數(shù)據(jù)傳輸方法，例如使用無線電頻率、聲學甚至磁場將數(shù)據(jù)從海洋通過外星冰傳輸?shù)奖砻妗?br>雖然這是本次研討會約40名與會者討論的海洋世界探索低溫機器人的四個關(guān)鍵要素，但也考慮了其他因素，如可以對收集的液體進行采樣和分析的儀器，保護表面模塊的冰錨系統(tǒng)，以及覆蓋低溫機器人表面的材料，這些材料在外星環(huán)境中不會腐蝕。
任務(wù)規(guī)劃工作的總體結(jié)果是，有大量的工作要做，但對冰冷的太陽系世界的低溫機器人任務(wù)是可行的。
這最終意味著在其他星球上尋找生命比以往任何時候都更有可能。