國內(nèi)首個(gè)！太空采礦機(jī)器人來了 | 科技前沿

太空采礦，這個(gè)以往在科幻小說和電影中出現(xiàn)的場景，正在逐步走向現(xiàn)實(shí)。近日，我國首臺太空采礦機(jī)器人在中國礦業(yè)大學(xué)誕生。一起去看看未來的“星際礦工”是什么樣↓↓↓

國內(nèi)首個(gè)“星際礦工”誕生

中國礦業(yè)大學(xué)劉新華教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)的多功能太空采礦機(jī)器人，其基本形態(tài)為六足模式，有三個(gè)輪足和三個(gè)爪足。之所以這樣設(shè)計(jì)，主要是為了適應(yīng)太空中的微重力環(huán)境。

太空采礦機(jī)器人要在地外星體上完成地質(zhì)勘探和礦物采集任務(wù)，鉆探屬于必備技能。在地球重力環(huán)境下，機(jī)器人本身的重量就足以支撐鉆頭鉆進(jìn)，而月球重力只有地球的六分之一，小行星上大多是低微重力，如何讓鉆頭順利鉆進(jìn)星體表面就成了大問題。

為了解決失重帶來的漂移，科研團(tuán)隊(duì)想到了模擬昆蟲的爪刺結(jié)構(gòu)，于是，為太空采礦機(jī)器人設(shè)計(jì)了特殊的爪刺足。

劉新華教授介紹，這屬于一個(gè)陣列式的爪刺，微重力環(huán)境下，它的附著能力更強(qiáng)，抓地能力更強(qiáng)。在微重力環(huán)境下能夠讓機(jī)器人固定住進(jìn)行采樣，還能夠根據(jù)地形進(jìn)行移動(dòng)。

不僅能適應(yīng)太空的微重力環(huán)境，“采用仿生六足移動(dòng)結(jié)構(gòu)”，機(jī)器人足末端有車輪和錨固結(jié)構(gòu)兩種配置，也讓它可以在小行星坑洼不平的地面上行走。目前，太空采礦機(jī)器人原型機(jī)已經(jīng)向有關(guān)部門申請專利，并且通過了初審。

劉新華教授表示，科研團(tuán)隊(duì)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了太空微重力的等效實(shí)驗(yàn)，這個(gè)機(jī)器人在模擬月壤的環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)行走、錨固，甚至采樣。

“星際礦工”的“十八般武藝”

如何練成

太空采礦機(jī)器人要在太空星體上完成探礦采礦工作，不僅要面對微重力的問題，還要面對極端溫差、真空、太空輻射以及重量體積限制等一系列難題。如何讓機(jī)器人練就“十八般武藝”？劉新華教授團(tuán)隊(duì)給太空采礦機(jī)器人搭建了一個(gè)特殊的“訓(xùn)練場”。

中國礦業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院副教授華德正表示，搭建這個(gè)環(huán)境主要考慮兩個(gè)方面，一是模擬近地小行星表面的風(fēng)化程度，主要是以沙壤為主。二是微重力環(huán)境，通過垂直的懸吊抵消它的重力，實(shí)現(xiàn)微重力的變化。

團(tuán)隊(duì)成員介紹，經(jīng)過在沙盤上不斷訓(xùn)練，目前，通過六足差動(dòng)系統(tǒng)懸架、離合器等協(xié)同工作，太空采礦機(jī)器人已經(jīng)可以根據(jù)工作環(huán)境調(diào)整自身結(jié)構(gòu)形狀，適應(yīng)地外星體的復(fù)雜地表環(huán)境。

要掌握更多勘探的絕活，太空采礦機(jī)器人還需要到中國礦業(yè)大學(xué)深地工程智能建造與健康運(yùn)維全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行“進(jìn)階訓(xùn)練”，這里可以精準(zhǔn)模擬月球表面極端環(huán)境。

中國礦業(yè)大學(xué)深地工程智能建造與健康運(yùn)維全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副教授李瑞林介紹，這個(gè)設(shè)備主要是將月球的原位環(huán)境模擬出來。六分之一G重力場，超高真空的環(huán)境。月球上白天可以達(dá)到130℃的高溫，晚上可以達(dá)到-180℃，甚至在極區(qū)可以達(dá)到-250℃的低溫。

不僅實(shí)現(xiàn)對月球小重力場等極端環(huán)境的長時(shí)間、高精度模擬，這一裝置中正在開展的兩個(gè)研究，“月球資源特征與儲層物性原位探測方法與裝備”“月球極區(qū)水冰資源溫控貫入開采與原位制氫方法與裝備”，也都是太空采礦研究的重點(diǎn)科研項(xiàng)目。

李瑞林副教授表示，將環(huán)境模擬出來以后，再采用和月壤性質(zhì)相似的模擬月壤，將月球地層的特性高保真重現(xiàn)出來。實(shí)際上它就是跟月球上基本一致的狀態(tài)。這時(shí)候再去做實(shí)驗(yàn)，實(shí)際上跟月球上的數(shù)據(jù)是接近的。

來源：央視新聞

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