“我们团队开发的太空采矿机器人,其基本形态为6足模式,有3个轮足和3个爪足,主要是为了适应太空中的微重力环境。”刘新华说,为解决失重带来的漂移,科研团队模拟昆虫的爪刺结构,设计了特殊的爪刺足。
除微重力的问题外,太空采矿工作还要面对原位资源利用的技术限制、极端辐射等情况,以及深空通信、能源供应、运输物流等困难,每一个都是巨大的挑战。
以能源供应为例,传统的深空探测依赖太阳能,深空或小行星带光照弱,太阳能电池效率大幅下降。小型核反应堆仍处于试验阶段,稳定性和安全性有待验证。“长期任务依赖可持续能源,现有技术难以满足高能耗需求。”刘新华说。
“将矿石从深空运回需克服巨大引力场,燃料消耗成本极高;若资源用于建设月球和火星基地,需建立轨道中转站和可重复运输系统,目前技术成熟度低。”刘新华说。
为解决一系列难题,刘新华教授团队在实验室模拟近地小行星环境,在地面对太空采矿机器人工作进行验证。结果显示,该机器人结合轮足与爪足设计,能够适应月球和小行星的复杂地形,集移动、锚固、钻探和采样功能于一体,可同时处理多种资源。另外,通过模拟微重力的悬挂机构,测试了该机器人运动特性的可行性。
“太空采矿成本主要与运载能力相关。”郑永春说,大幅度降低从地球到太空之间的运输成本,是“星际采矿”的前提,因此实现火箭重复利用非常关键。
前景如何?
相关研究处于初级阶段,科学家从资源勘查、钻孔技术等多方面开展探索
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