建筑机器人建造太空殖民地

将建筑机器人送入外太空将有助于为人类探索铺平道路,但前方仍有一些真正的挑战。

闪闪发光的白色,在6'2和300磅,美国宇航局的类人型机器人瓦尔基里看起来像是钢铁侠和冲锋队的混合体。尽管她和小说中的人物非常相似,但她有一个非常真实的、雄心勃勃的目标:帮助人类探索和建造太空栖息地。

对于人类永远活在地球之外的世界,专家说,建设发送机器人,像瓦尔,未来人类的定居者将是一个关键的第一步。为此,在过去的几年中,空间机构和创业公司的少数已经开始开发技术的无人太空建设,作出了重要的技术(和文字)迈进。

瓦尔基里(Valkyrie)机器人于2013年首次亮相,由美国国家航空航天局(NASA)的约翰逊航天中心(Johnson Space Center)制造,但开发她的能力需要各方共同努力。2017年,来自世界各地的机器人专家参加了美国宇航局(NASA)的太空机器人挑战赛(Space robotics Challenge),以编写软件,使瓦尔基里(Valkyrie)能够在太空任务中执行可能的任务,比如固定通信盘的位置或修复空气泄漏;顶级球队总共获得了30万美元。

这个月,美国国家航空航天局(NASA)开始为太空机器人挑战赛的第二阶段,它包装在2021年,与获奖者有高达100万$奖金离开。挑战这个时间呢?参赛者必须想出一个办法来指导团队自主机器人的成功检测,挖掘资源,比如水或甲烷,在月球上。

一进入挑战的球队是一个启动时调用Offord..Offworld首席执行官吉姆·卡拉瓦拉(Jim Keravala)表示,这家总部位于加州的公司有制造采矿机器人原型的经验,这些机器人可以在无人在场的情况下完成爆破和钻探等危险任务。这些外形酷似梯形的机器人重约700磅(约457公斤),经过编程可以执行一项特定的任务,如破碎、破碎或搬运石头。它们还将具有“群集”能力,这在无人机技术中很常见,因此它们可以相互探测并协调动作以避免碰撞。这意味着不再需要每个机器人都需要一个操作员,而是几个操作员可以控制所有的机器人。

“外星球”正在建造采矿机器人原型,以便在无人在场的情况下完成爆破和钻探等危险任务。照片由OffWorld提供。

目前,“外星球”机器人正在美国和国外的秘密矿场进行测试。Keravala估计,该系统的技术还需要一两年的时间才能成熟。尽管该公司有将机器人带离地球的明确雄心,但他表示,他们近期的目标是将机器人应用于改善地球上的流程,比如传统采矿。

要让太空建造机器人飞离地面,它们必须解决三个主要问题:高得令人望而却步的运输成本,暴露在极端条件下,以及与地球上的人类控制人员的通信。

首先,太空旅行的价格必须大幅下降,才能开始任何外太空建设。目前,将一磅货物送入地球轨道的成本约为1万美元,根据NASA.埃隆·马斯克(Elon Musk)的SpaceX公司提供了更低的成本:根据其网站上的数据,猎鹰9号火箭可以以每磅7000美元的价格将有效载荷送入火星,而更大的猎鹰重型火箭甚至可以降至每磅2400美元左右。Keravala表示,随着波音和杰夫·贝索斯(Jeff Bezos)的蓝色起源(Blue Origin)等其他公司进入市场,价格可能会大幅下降。

“我认为,21世纪20年代很可能是拐点这里交通的低地球轨道的成本不会成为瓶颈,”他说。

目前,“外星球”机器人正在美国和国外的秘密矿场进行测试。Keravala估计,该系统的技术还需要一两年的时间才能成熟。该公司有明确的雄心,要让他们的机器人离开这个世界。照片由OffWorld提供。

一旦建设机器人,使其进入预定轨道,探索甚至连最亲密的天体,月球,要求他们能够承受极端的条件,如温度波动巨大的。月亮可以达到高达260°F的温度下,当太阳出来,然后直线下降到-280°F的阴影。在月球上,晚上(和天)14天之久,因此,任何电子产品更好的配备长效电池或其他非基于太阳能的电源。再有就是月亮缺乏大气的保护问题。高能宇宙射线穿透月球表面,建立月球上的沙子,这已经是尖锐的,因为没有天气平滑颗粒的静电荷。

卡拉瓦拉说:“一旦你的机器在月球表面着陆,你就会受到更多的辐射和更严酷、更无情的灰尘——这种灰尘碰巧真的很喜欢跳到你的设备上并呆在那里。”在火星上,尘埃可能是一个更大的问题,因为风暴可以吞噬一块大陆大小的土地,每次持续数周。

Keravala认为这是可能的建立能够挺过艰难的环境下机器人,提示工程师发送迭代设计,空间实验,虽然这一战略的可行性取决于降低差旅成本。

最后,一旦我们在太空中部署了机器人,及时与它们沟通将是关键。取决于我们在轨道上的位置,信号在地球和火星之间传递可能需要几分钟到近半小时。

日本虚拟现实初创企业SE4的业务开发人员山姆•托马森(Sam Thomason)表示,解决这个时间延迟问题的办法可能是批量向机器人发送指令。该公司成立于2018年,开发了虚拟现实技术,操作员可以在机器人的环境中进行虚拟扫描,然后操作物体,然后一次性向机器人发送命令。

他们的方法的优点是命令是适应,而不是被预编程,托马森说。他说,现在SE4在会谈是测试他们的技术在远程潜艇,它模仿的延迟,他们会在空间体验。

在这个利基领域的另一名球员是十年历史的公司在太空,其已经成功地3D印刷在国际空间站部件和努力设法机器人组件的空间。

它可能是一个,而这些建筑机器人前,要少得多的人,前往其他星球,但Keravala说,有强烈的动机让我们到那里。除了地球的环境危机,这是我们需要的,他说要承担责任,我们已经达到勘探地球上的地域限制。

“我们需要重新打开前沿,使我们的物种的一小部分可以移出到未知和振兴是领先的人力发现的边缘,因为你进入太阳系,进入明星。”

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