NASA很牛，大家都懂。但是多年前稚嫩的NASA，也有过这样那样的“黑历史”......

时间回拨到16年前，大部分读者还在上着小学听着课儿。大洋彼岸的NASA，已经外派了个叫“勇气号”的探测器，在火星平原上探索着。

“勇气号”探测器

这个探测器，背靠NASA这座大山。作为外派工作人员，总以为回国（地球）后，能风光无限，待遇提升，因此它勤勤恳恳地探索了六年。

但天有不测风云。在2009年5月的某一天，“勇气号”在古瑟夫撞击坑（Gusev crater）附近的软土里卡住了，从此便开始了停工停产的日子。(多么熟悉的境遇，仿佛上个月才经历完。)

番茄姐姐科普时间

古谢夫撞击坑(Gusev Crater)是火星南半球赤道附近上的一个撞击坑，直径约170千米，位在175.4°E、14.6°S，以俄国天文学家玛特威·古瑟夫命名。2004年1月3日勇气号火星探测车在此撞击坑登陆。

尽管科学家想尽办法让“勇气号”从坑里出来，但一旦掉坑里了，哪有轻易离开的道理？所以到了2011年，整个探索计划就彻底终止了。

这个黑历史，是NASA十多年来都没有克服的一个难题。

这时候肯定有机灵的读者们会问：不就是一个沙坑吗？至于吗？

真的就这。为什么一个小沙坑就能让集合了地球智者的整个NASA都投降了呢？

来给大家科普一下。

火星和月球表面大部分都被一种叫“风化层”（regolith）的东西覆盖。风化层又松又软，传统探测器的车轮不适合在这种颗粒状粗糙不稳的基底上运动。风化层有多松软多颗粒多不稳呢，无图无真相，给大家品品：

风化层regolith这个名词是由两个希腊字：Rhegos，意思是层或毛毡状物，和Lithos，意思是岩石。

它包括尘埃、土壤、破碎的岩石，和存在于地球、月球、一些小行星和其他行星相关的物质。这个名词是乔治·珀金斯·美林在1897年最早定义的。

强行运动的话，用参与了此项计划的佐治亚理工学院的物理学家丹尼尔高得曼的话说：“在松弛的土壤里前行，轮子会深陷其中，无法自拔，自己坑掉自己。轮子型的探测器适合坚硬的地面，但如果要在复杂的地表探测，就需要更灵活和多功能的配件附加上去了。”

因此科学家从“勇气号”事件中学习到了新的感悟：要想探索过得去，硬件必须扛得住。外星有很多崎岖的地形，像月球冰冷的极点就是一个例子。在这些地方航行，没有新的移动方法是不行的。

科研之路当然不是一帆风顺的，哪怕是地球智者的集合体•太空业务第一人•科幻电影常驻美利坚合众国代表的NASA，也在这个课题上翻车过无数遍。

下面请看大型翻车现场：

在当初设计资源探勘者15号探测器 (RP15)的雏形机时，NASA研究员们就一下子想太多，结果没hold住：首先是给雏形机装上了四肢，可以做抬举和扫地的动作；然后呢，还可以让机器自己动手去花样转轮子。

原本打算把RP15号派到月球的极点的。月球极点是个考察难度五颗星的boss点：土层极其松软，坡度十分峻峭，地坑在阴暗处防不胜防。

月球南极图

最终在2018年，RP15原定的任务取消了，而这个探测器也被废弃了。

此处默哀三秒，感谢它对人类宇航事业做出的贡(fan)献(che)。

那现在有啥突破呢？科学家和研究人员在5月13日的《科学机器人》期刊上就发表了他们最新发明的探测器，并且表示：

我们解决了这个多年的难题了！！！！！

如果你选D，恭喜你，你可以进NASA和乔治亚理工学院了。

两处研究人员最近就利用了一个废弃的探测器设计方案的微缩版本，发现只要结合行走、趟水和履带轮，探测器就可以爬过湿地和罂粟籽地。

这个比较难想象是吧？我们上个图帮助大家脑补一下：

NASA和乔治亚理工学院的研究人员构思出了一个过松弛土壤不卡，翻峭壁不抛锚的方法，让探测器快速滑过。来源：Shrivastava et al., Sci. Robot. 5, eaba3499 (2020)

NASA休斯敦约翰逊宇航中心研究人员和论文作者之一威廉布鲁斯曼在给《流行科学》杂志的邮件中表示：

“论文所说的仪器代表了一种混合形式的机动性”，在任务中，探测器会花很多时间用它的轮子来回漫游探索，但“在比较罕见且糟糕的环境里，探测器可能就陷入太软的地方，无法前进。”

而新的发明将给予探测器这个全新的六亲不认的步伐，无论如何困难都可以大胆往前冲。

这个东东是怎么想到的呢？研究人员究竟做了怎么样的努力呢？运作的原理是什么？我们一起来《走近科学》看看。

话说佐治亚理工学院有一位物理学家叫丹尼尔高得曼。他喜欢和同事们研究奇奇怪怪的课题，比如说，如何让蜥蜴“游”过沙漠。（不要问译者怎么做到的，译者也有好多问号）。

脑洞王之一的丹尼尔高得曼本尊

高得曼的团队某天就用3D 打印技术，在RP15的基础上，用塑料建了一个小型的“迷你探测器”。建好后，探测器就在罂粟籽地上进行测试。罂粟籽地可以倾斜成不同角度，模拟外星的沙丘。

高得曼团队里有个当时还只是个高中生的印裔学霸小天才，叫悉达思什里瓦斯塔瓦（名字太长，就叫小悉吧）。

小悉实验了各种各样的探测器行动步履，最终想到了一个方案，结合多种运动方式，让“迷你探测器”可以攀上陡坡还不卡，用前轮去卸土除土，这样探测器就可以弄出一个颗粒状的泥水坑，然后“游”过去。

另一个很重要的设计就是履带。让前轮的沙子通过带子传到后部，再蹚水一样蹚出去，反推前进。

总结一下就是：在软泥里创建颗粒状的泥水坑，泥水坑同时也是个泥丘，探测器可以爬过去往前推进。

当然，如此出色的小悉毫不意外地进入了高得曼老师的佐治亚理工学院攻读本科了。

这小子前途无量啊！小小年纪就破解了当年让整个NASA都投降的难题。想到自己高中在干啥，都羞愧地低下了头。

同时，高得曼的团队把已经在约翰逊宇航中心退休安享晚年的RP15本尊给拉出来了。虽然RP15老爷子一根腿坏掉了，但是研究人员还是通过新的运动设计，成功地让RP15在扁平的湿润土壤上迈开了步伐。高得曼高兴地说：“其实还是取得了些进步。” （退休老人都不放过，高得曼果然是办大事的，够狠！）

退休返聘，不知道福利如何？

革命尚未成功，同志还需努力。这个道理老外也懂。

有了一个可行的方案和老白鼠RP15的成功后，研究人员便开启了脑洞更大的任务计划，代号“毒蛇”（VIPER）（名字挺带劲儿的，但这不重要）。

毒蛇的全称是“波动性极地调查探测器”(Volatiles Investigating Polar Exploration Rover) ，计划在2022年12月开始勘探月球南极，搜集南端的水冻冰块的信息，希望未来能提取转化成燃料，给像火星等长途宇航任务奠定基础。

VIPER毒蛇探测器概念图

去年十月，NASA研究人员便测试了轻量版本的毒蛇探测器。在叫“水槽”的模拟月球风化层的环境里进行测试。

毒蛇探测器的负责人布鲁斯曼说，“之所以会叫‘水槽’是因为几乎所有在它附近的东西都会陷进去卡住。我们在测试中利用了游泳的步姿，探测器成功通过了水槽。”

如果毒蛇探测器真能成功蹚遍月球的南极，那这个设计突破就能让未来所有的探测器，都能漫游探测月球和火星上，目前仍无法探及的其他地区。

“迷你探测器”独特的运行方式在地球也管用，因为军事车辆和机器人都需要行经沙漠或者其他松软的地基。毫无意外的，这个计划的其中一位金主爸爸就是陆军研究办公室。

最后，我们的脑洞王高得曼预言道：

也许有一天，这个技术甚至会帮助机器人快递货物到最鸟不拉屎的地方呢。

最后，转发高得曼大神这个关爱的智慧的眼神，祝你们的脑洞也有一天能实现。

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