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時(shí)間：2025-11-24 00:29:15 來源：桑間濮上網(wǎng) 作者：焦點(diǎn) 閱讀：238次

冷凍機(jī)器人闖入歐羅巴海洋尋找生命跡象的概念圖。鳴謝:uux.cn/美國國家航空航天局/JPL加州理工學(xué)院
（神秘的挖掘地球uux.cn）據(jù)美國國家航空航天局科學(xué)編輯團(tuán)隊(duì)：“跟著水走”一直是天體生物學(xué)界在宇宙中尋找外星生命的口頭禪。正如我們所知，尋找杭州同城外圍約炮外圍上門外圍女（電話微信199-7144-9724）一二線城市上門真實(shí)可靠快速安排30分鐘到達(dá)水是海洋所有地球生命的基本組成部分，正如各種太空任務(wù)所發(fā)現(xiàn)的深入世界那樣，水在整個(gè)太陽系，挖掘也許是尋找整個(gè)宇宙中都很豐富。火星上古老的海洋侵蝕特征顯示了潮濕歷史的明確證據(jù)，正在進(jìn)行的深入世界毅力漫游者的探索旨在揭示火星是否曾經(jīng)擁有微生物種群的線索。然而，挖掘我們能從化石記錄中學(xué)到的尋找就只有這么多了。為了真正了解可能的海洋外星生命的本質(zhì)，我們必須直接調(diào)查其源頭——液態(tài)水。深入世界
輸入“海洋世界”在過去的挖掘20年里，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了大量的尋找杭州同城外圍約炮外圍上門外圍女（電話微信199-7144-9724）一二線城市上門真實(shí)可靠快速安排30分鐘到達(dá)冰衛(wèi)星圍繞著我們太陽系的外圍大行星運(yùn)行。這些衛(wèi)星中的許多顯示了在其冰殼下隱藏著全球海洋的有力證據(jù)。事實(shí)上，這些衛(wèi)星上的液態(tài)水可能比地球上所有海洋的總和還要多，有些甚至可能具備孕育生命的合適條件。特別是兩個(gè)衛(wèi)星，由于它們適合生命生存的條件和相對容易的調(diào)查，吸引了天體生物學(xué)家的想象力:木星的衛(wèi)星，歐羅巴和土星的衛(wèi)星，恩克拉多斯。這兩項(xiàng)研究都有力地證明了一千米厚的水冰殼下存在著全球性的地下海洋——但是我們?nèi)绾潍@取這些液態(tài)水呢？
在過去的幾十年里，人們研究了各種海洋通道的概念，從穿過裂縫下降的機(jī)器人到各種類型的鉆機(jī)。一個(gè)已經(jīng)成為主要候選的概念是冷凍機(jī)器人。低溫機(jī)器人是一個(gè)獨(dú)立的圓柱形探測器，利用熱量融化其下方的冰。融化的水在探頭后面重新凍結(jié)之前先在探頭周圍流動(dòng)。熱冰鉆探如此簡單有效，已經(jīng)成為研究陸地冰川和冰蓋的常用工具。但是，我們?nèi)绾螌⑦@項(xiàng)技術(shù)轉(zhuǎn)化為一個(gè)可以穿透更冷、更厚、更不確定的行星冰殼的系統(tǒng)？
在過去的幾年里，這一困境一直是研究人員的核心關(guān)注點(diǎn)，他們中的許多人都得到了美國國家航空航天局的木衛(wèi)二科學(xué)探索地下訪問機(jī)制(SESAME)和海洋世界生命探測技術(shù)概念(COLDTech)計(jì)劃的支持。2023年2月，美國國家航空航天局的行星探索科學(xué)技術(shù)辦公室(PESTO)在加州理工學(xué)院召開了一次研討會(huì)，聚集了來自全國不同領(lǐng)域和機(jī)構(gòu)的近40名頂級(jí)研究人員，討論這項(xiàng)技術(shù)的成熟進(jìn)展，并評(píng)估仍然存在的挑戰(zhàn)。最近的研究在完善我們對冰殼環(huán)境的理解、細(xì)化任務(wù)架構(gòu)以及使關(guān)鍵子系統(tǒng)和技術(shù)成熟方面取得了重大進(jìn)展。特別是，研討會(huì)的與會(huì)者確定了四個(gè)關(guān)鍵的子系統(tǒng)，推動(dòng)了發(fā)展飛行準(zhǔn)備架構(gòu)的路線圖:電源，熱，移動(dòng)和通信子系統(tǒng)。

圖2冷凍機(jī)器人任務(wù)剖面的概念圖。一個(gè)著陸器部署了一個(gè)核動(dòng)力探測器，它融化冰殼進(jìn)入下面的海洋。在探測器下降過程中，在探測器后面部署了系繩和無線收發(fā)器，以便進(jìn)行通信。鳴謝:uux.cn/美國國家航空航天局/JPL加州理工學(xué)院
首先，低溫機(jī)器人的心臟是一個(gè)核能系統(tǒng)，它產(chǎn)生融化數(shù)公里厚的冰所需的持續(xù)熱量。已經(jīng)確定了各種適合低溫機(jī)器人系統(tǒng)的核動(dòng)力系統(tǒng)，包括為許多深空任務(wù)提供動(dòng)力的熟悉的放射性同位素動(dòng)力系統(tǒng)(RPS)，以及可能在未來幾年開發(fā)的裂變反應(yīng)堆。驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的兩個(gè)關(guān)鍵限制是:(1)足夠的總功率和密度以促進(jìn)有效熔化(約10 kW)，以及(2)在結(jié)構(gòu)船內(nèi)的集成以保護(hù)動(dòng)力系統(tǒng)免受深海高壓的影響。這些挑戰(zhàn)都是可以解決的，并且有一些歷史先例:美國國家航空航天局的卡西尼任務(wù)有一個(gè)14千瓦的熱動(dòng)力系統(tǒng)，幾個(gè)放射性同位素?zé)犭姲l(fā)電機(jī)(RTG)在1960年代和1970年代被部署到海底，作為導(dǎo)航信標(biāo)的電源，其工作壓力與歐洲海洋相當(dāng)。然而，低溫機(jī)器人的動(dòng)力系統(tǒng)將需要在整個(gè)任務(wù)概念的成熟過程中與能源部的一致努力和密切合作。
第二，需要熱管理系統(tǒng)來管理由機(jī)載核動(dòng)力系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量，維持安全的內(nèi)部溫度，并將熱量分配到環(huán)境中以實(shí)現(xiàn)高效的性能。該系統(tǒng)需要兩個(gè)獨(dú)立的泵送流體回路:一個(gè)通過嵌入皮膚中的通道循環(huán)內(nèi)部工作流體，另一個(gè)通過周圍環(huán)境循環(huán)融化的冰水。其中一些技術(shù)已經(jīng)在縮小和全尺寸下進(jìn)行了演示，但還需要更多的工作來驗(yàn)證在外太陽系預(yù)期的冰條件范圍內(nèi)的性能。
此外，木衛(wèi)二和土衛(wèi)二的冰殼將包含塵埃和鹽等雜質(zhì)，當(dāng)這些雜質(zhì)足夠集中時(shí)，可能需要輔助系統(tǒng)才能穿透。“水噴射”和機(jī)械切割的結(jié)合已經(jīng)被證明可以有效地清除從探針下面的細(xì)小顆粒到固體鹽塊的碎片。一些雜質(zhì)，如較大的巖石、空隙或水體，可能仍然無法穿透，這需要cryobot整合一個(gè)向下看的地圖傳感器和轉(zhuǎn)向機(jī)制——這兩者都已經(jīng)在陸地原型中得到演示，盡管尚未成為一個(gè)集成系統(tǒng)。高度優(yōu)先的未來工作包括對結(jié)冰環(huán)境進(jìn)行更嚴(yán)格的概率定義，以量化潛在移動(dòng)危險(xiǎn)的可能性，以及在類似飛行的cryobot系統(tǒng)上對危險(xiǎn)緩解系統(tǒng)進(jìn)行綜合演示。Europa Clipper還將提供關(guān)鍵觀測數(shù)據(jù)，以限制低溫機(jī)器人危害的普遍性和特征。
最后，cryobot任務(wù)需要通過冰殼建立強(qiáng)大而冗余的通信鏈路，以使著陸器能夠?qū)?shù)據(jù)中繼到軌道中繼設(shè)備或直接傳輸?shù)降厍颉９饫|是與陸地融化探針和深海航行器通信的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但需要仔細(xì)驗(yàn)證才能通過活躍的冰殼部署。冰在這些外殼中的移動(dòng)可能會(huì)使電纜斷裂。約翰·霍普金斯應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室的凱特·克拉夫特博士領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)小組一直在研究嵌入冰中的繩索在冰剪切事件中斷裂的傾向，以及減輕這種斷裂的方法。雖然這項(xiàng)研究的初步結(jié)果非常令人鼓舞，但其他團(tuán)隊(duì)正在探索通過冰進(jìn)行通信的無線技術(shù)，包括射頻、聲學(xué)和磁性收發(fā)器。這些通信系統(tǒng)必須集成到探測器的后端，并在下降過程中使用。目前由美國國家航空航天局酷迪科技項(xiàng)目資助的項(xiàng)目正朝著解決通信系統(tǒng)的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)邁出第一步。未來的工作必須在更廣泛的條件下驗(yàn)證性能，并在低溫機(jī)器人上展示集成。
雖然電力、熱、移動(dòng)和通信子系統(tǒng)占據(jù)了中心位置，但研討會(huì)參與者還討論了其他關(guān)鍵系統(tǒng)和技術(shù)，這些系統(tǒng)和技術(shù)需要成熟才能實(shí)現(xiàn)cryobot任務(wù)。這些主題包括集成儀器套件，具有液體取樣和面向外的孔，行星保護(hù)和消毒策略，減輕腐蝕的材料選擇，冰錨定機(jī)制和自主性。然而，這些技術(shù)都沒有被確定為cryobot任務(wù)概念路線圖中的主要風(fēng)險(xiǎn)或挑戰(zhàn)。
總的來說，講習(xí)班參加者的一致結(jié)論是，這一任務(wù)概念仍然是可行的，在科學(xué)上是令人信服的，并且是在海洋世界現(xiàn)場直接尋找生命的最合理的近期方式。持續(xù)的支持將使科學(xué)家和工程師在為未來的任務(wù)機(jī)會(huì)準(zhǔn)備低溫機(jī)器人方面取得更大的進(jìn)展。直接探測另一個(gè)世界的生命的可能性似乎比以往任何時(shí)候都大。
這項(xiàng)研究是在美國國家航空航天局(80NM0018D0004)的合同下，在加州理工學(xué)院噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的。
項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Benjamin Hockman博士，加州理工學(xué)院噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室
贊助組織美國國家航空航天局行星探索科學(xué)技術(shù)辦公室

(責(zé)任編輯：探索)

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