天马行空开脑洞，看看NASA投的这些远景技术概念

　　4月3日消息，据NASA官网报道，美国宇航局（NASA）正在投资有远见的技术概念，包括流星撞击探测、太空望远镜群以及细小轨道碎片测绘技术，这些技术将来可能被用于未来的太空探索任务中。美国宇航局已经选出25个还处于早期的技术方案，它们有潜力改变未来人类和机器人的勘探任务，引进新的勘探能力，并显著改进目前建造和操作航天系统的方法。



　　2018年美国宇航局创新先进概念（NIAC）第一阶段涵盖了广泛的创新概念，它们将为未来的太空探索带来革命性的变化。第一阶段的奖金约为12.5万美元，主要支持对这些概念的初步定义和分析。如果这些基本的可行性研究取得成功，获奖者可以申请第二阶段奖金。

　　美国宇航局太空技术任务理事会的代理副署长吉姆?鲁特（Jim Reuter）说：“NIAC项目给了美国宇航局去探索有远见想法的机会，这些想法可以通过创造更好的或全新概念来改变未来的NASA任务，同时让美国的创新者和企业家们成为旅程中的伙伴。然后，我们可以评估这些概念，以便将其纳入我们早期的技术组合中。”

　　入选2018年NIAC第一阶段的重要概念如下：

　　1、变形金刚（Shapeshifter）：从科幻小说成为科学事实，可探测土卫六的崎岖悬崖和深海世界



　　变形金刚是全新的系统概念，适用于进入有大气环境的天体。这个机器人平台能够跨领域移动，包括在大气层中飞行，在光滑的表面上滚动，在水面上航行（洞穴），漂浮在湖面上，或在水下推进。变形金刚个能够飞行的两栖机器人（FAR）。它由更小的机器人单位（每个被称为cobot）组成，结合成不同的移动模式。每个cobot都非常简单，最小的设计甚至只有几个螺旋桨作为执行器。

　　变形金刚可以变形为一个在水面上滚动的球，可以在水面上飞行和悬浮的飞行阵列，可以在水下空隙中移动的鱼雷结构。除了跨领域移动，变形金刚还可以转换成其他功能性系统来执行各种各样的任务，比如帮助运送巨大而沉重的物体，用最小的功耗穿越长距离，在难以进入的区域与地面建立通信网络等。

　　2、生物机器人（Biobot）：为更有效探索而创新的宇航员辅助设备



　　在为行星探索而设计的宇航服中，没有任何参数比“背部重量”更重要。宇航服系统的重量必须由穿戴者在月球或火星重力环境下支撑。宇航服和便携式生命维持系统（PLSS）的重量增加会影响穿戴者的运动水平，并最终限制了舱外活动（EVA）的持续时间，徒步行走的距离，以及探索任务取得的成果。很明显，如果宇航员不需要携带PLSS维持生命维持功能，行星表面的探测活动将会大大改善。与此同时，对人员机动性、进入和操作能力的额外限制将是不可接受的。

　　这个NIAC概念是通过应用先进的机器人系统来处理宇航员的生物需求，以解决这两个看似矛盾的问题。这一概念的设计参考场景是，参与未来月球或火星探测的宇航员将在月球表面停留数周或数月时间，而不是几天，并将参与常规的舱外活动操作。地质学家每星期都要花几天时间在舱外活动，在漫长的任务期间进行勘探，这并非不不可能，因为他们的目标远大于阿波罗登月任务。在这种情况下，每个宇航员将会有个生物机器人跟随，它将运送他们的生命维持系统和消耗品，通过延伸的脐带与宇航员相连。

　　宇航员将通过脐带连接到机器人，只携带小型的紧急开环生命支持系统即可，类似于每个PLSS中所包含的东西。机器人的移动底座将被设计成能够在宇航员行走的任何地方旅行，而且还可充当舱外活动工具、科学仪器和采集样本的运输工具，并有可能带着宇航员跳跃式行进。在未来的探索任务中，这种系统也将显著增强公众参与，因为机器人可以提供高分辨率的摄像头和高带宽的通信设备，为每个舱外活动的机组人员提供高清晰度的视频覆盖。

　　这一概念也有架构级的好处。例如，由于PLSS的负荷，为了使宇航服的重量减少到最小值，设计元素会经常被删除，从而造出更轻但更不灵活的外套。通过把生命维持系统和消耗品交给生物机器人，相对较轻的宇航服质量将增加机动性和易适应性，让穿戴着更加灵活。由于PLSS重量限制减轻，整个舱外活动系统可以很容易地适应更频繁的出行，更高容量的宇航员冷却系统，或更高水平的冗余以提高人员的安全，减少危险事件发生的可能性。当不再局限于太空服的质量和体积限制时，便携式生命支持设计师可以考虑更适合于扩展探索的技术方案，如冷却散热器、扩展电力的太阳能电池板或可再生的二氧化碳洗涤系统。

　　3、高空环境和大气金星传感器（LEAVES）



　　LEAVES概念是一种超轻质的、被动的、廉价的大气传感器，它的设计是为了抵御恶劣的金星大气，但它也提供了一个通用平台，可以对任何有明显大气的行星进行现场取样。相比传统方法，LEAVES需要非常少的基础设施。

　　任务科学目标是通过在广泛的地理区域部署许多相同的LEAVES单位来实现，通过可重复使用的生产线和可利用的部件实现成本节约的目的，并通过并行操作增加业务弹性。此外，这种结构非常适合作为辅助负载，因为它需要很少的地面站点控制资源，对主要有效负载的风险很小，并且只在它们缓慢下降通过大气层的过程中反馈数据。