NASA很牛，大家都懂。但是多年前稚嫩的NASA，也有過這樣那樣的“黑歷史”......

時間回撥到16年前，大部分讀者還在上着小學聽着課兒。大洋彼岸的NASA，已經外派了個叫“勇氣號”的探測器，在火星平原上探索着。

“勇氣號”探測器

這個探測器，背靠NASA這座大山。作爲外派工作人員，總以爲回國（地球）後，能風光無限，待遇提升，因此它勤勤懇懇地探索了六年。

但天有不測風雲。在2009年5月的某一天，“勇氣號”在古瑟夫撞擊坑（Gusev crater）附近的軟土裏卡住了，從此便開始了停工停產的日子。(多麼熟悉的境遇，彷彿上個月才經歷完。)

番茄姐姐科普時間

古謝夫撞擊坑(Gusev Crater)是火星南半球赤道附近上的一個撞擊坑，直徑約170千米，位在175.4°E、14.6°S，以俄國天文學家瑪特威·古瑟夫命名。2004年1月3日勇氣號火星探測車在此撞擊坑登陸。

儘管科學家想盡辦法讓“勇氣號”從坑裏出來，但一旦掉坑裏了，哪有輕易離開的道理？所以到了2011年，整個探索計劃就徹底終止了。

這個黑歷史，是NASA十多年來都沒有克服的一個難題。

這時候肯定有機靈的讀者們會問：不就是一個沙坑嗎？至於嗎？

真的就這。爲什麼一個小沙坑就能讓集合了地球智者的整個NASA都投降了呢？

來給大家科普一下。

火星和月球表面大部分都被一種叫“風化層”（regolith）的東西覆蓋。風化層又松又軟，傳統探測器的車輪不適合在這種顆粒狀粗糙不穩的基底上運動。風化層有多鬆軟多顆粒多不穩呢，無圖無真相，給大家品品：

風化層regolith這個名詞是由兩個希臘字：Rhegos，意思是層或毛氈狀物，和Lithos，意思是岩石。

它包括塵埃、土壤、破碎的岩石，和存在於地球、月球、一些小行星和其他行星相關的物質。這個名詞是喬治·珀金斯·美林在1897年最早定義的。

強行運動的話，用參與了此項計劃的佐治亞理工學院的物理學家丹尼爾高得曼的話說：“在鬆弛的土壤裏前行，輪子會深陷其中，無法自拔，自己坑掉自己。輪子型的探測器適合堅硬的地面，但如果要在複雜的地表探測，就需要更靈活和多功能的配件附加上去了。”

因此科學家從“勇氣號”事件中學習到了新的感悟：要想探索過得去，硬件必須扛得住。外星有很多崎嶇的地形，像月球冰冷的極點就是一個例子。在這些地方航行，沒有新的移動方法是不行的。

科研之路當然不是一帆風順的，哪怕是地球智者的集合體•太空業務第一人•科幻電影常駐美利堅合衆國代表的NASA，也在這個課題上翻車過無數遍。

下面請看大型翻車現場：

在當初設計資源探勘者15號探測器 (RP15)的雛形機時，NASA研究員們就一下子想太多，結果沒hold住：首先是給雛形機裝上了四肢，可以做抬舉和掃地的動作；然後呢，還可以讓機器自己動手去花樣轉輪子。

原本打算把RP15號派到月球的極點的。月球極點是個考察難度五顆星的boss點：土層極其鬆軟，坡度十分峻峭，地坑在陰暗處防不勝防。

月球南極圖

最終在2018年，RP15原定的任務取消了，而這個探測器也被廢棄了。

此處默哀三秒，感謝它對人類宇航事業做出的貢(fan)獻(che)。

那現在有啥突破呢？科學家和研究人員在5月13日的《科學機器人》期刊上就發表了他們最新發明的探測器，並且表示：

我們解決了這個多年的難題了！！！！！

如果你選D，恭喜你，你可以進NASA和喬治亞理工學院了。

兩處研究人員最近就利用了一個廢棄的探測器設計方案的微縮版本，發現只要結合行走、趟水和履帶輪，探測器就可以爬過溼地和罌粟籽地。

這個比較難想象是吧？我們上個圖幫助大家腦補一下：

NASA和喬治亞理工學院的研究人員構思出了一個過鬆弛土壤不卡，翻峭壁不拋錨的方法，讓探測器快速滑過。來源：Shrivastava et al., Sci. Robot. 5, eaba3499 (2020)

NASA休斯敦約翰遜宇航中心研究人員和論文作者之一威廉布魯斯曼在給《流行科學》雜誌的郵件中表示：

“論文所說的儀器代表了一種混合形式的機動性”，在任務中，探測器會花很多時間用它的輪子來回漫遊探索，但“在比較罕見且糟糕的環境裏，探測器可能就陷入太軟的地方，無法前進。”

而新的發明將給予探測器這個全新的六親不認的步伐，無論如何困難都可以大膽往前衝。

這個東東是怎麼想到的呢？研究人員究竟做了怎麼樣的努力呢？運作的原理是什麼？我們一起來《走近科學》看看。

話說佐治亞理工學院有一位物理學家叫丹尼爾高得曼。他喜歡和同事們研究奇奇怪怪的課題，比如說，如何讓蜥蜴“遊”過沙漠。（不要問譯者怎麼做到的，譯者也有好多問號）。

腦洞王之一的丹尼爾高得曼本尊

高得曼的團隊某天就用3D 打印技術，在RP15的基礎上，用塑料建了一個小型的“迷你探測器”。建好後，探測器就在罌粟籽地上進行測試。罌粟籽地可以傾斜成不同角度，模擬外星的沙丘。

高得曼團隊裏有個當時還只是個高中生的印裔學霸小天才，叫悉達思什裏瓦斯塔瓦（名字太長，就叫小悉吧）。

小悉實驗了各種各樣的探測器行動步履，最終想到了一個方案，結合多種運動方式，讓“迷你探測器”可以攀上陡坡還不卡，用前輪去卸土除土，這樣探測器就可以弄出一個顆粒狀的泥水坑，然後“遊”過去。

另一個很重要的設計就是履帶。讓前輪的沙子通過帶子傳到後部，再蹚水一樣蹚出去，反推前進。

總結一下就是：在軟泥裏創建顆粒狀的泥水坑，泥水坑同時也是個泥丘，探測器可以爬過去往前推進。

當然，如此出色的小悉毫不意外地進入了高得曼老師的佐治亞理工學院攻讀本科了。

這小子前途無量啊！小小年紀就破解了當年讓整個NASA都投降的難題。想到自己高中在幹啥，都羞愧地低下了頭。

同時，高得曼的團隊把已經在約翰遜宇航中心退休安享晚年的RP15本尊給拉出來了。雖然RP15老爺子一根腿壞掉了，但是研究人員還是通過新的運動設計，成功地讓RP15在扁平的溼潤土壤上邁開了步伐。高得曼高興地說：“其實還是取得了些進步。” （退休老人都不放過，高得曼果然是辦大事的，夠狠！）

退休返聘，不知道福利如何？

革命尚未成功，同志還需努力。這個道理老外也懂。

有了一個可行的方案和老白鼠RP15的成功後，研究人員便開啓了腦洞更大的任務計劃，代號“毒蛇”（VIPER）（名字挺帶勁兒的，但這不重要）。

毒蛇的全稱是“波動性極地調查探測器”(Volatiles Investigating Polar Exploration Rover) ，計劃在2022年12月開始勘探月球南極，蒐集南端的水凍冰塊的信息，希望未來能提取轉化成燃料，給像火星等長途宇航任務奠定基礎。

VIPER毒蛇探測器概念圖

去年十月，NASA研究人員便測試了輕量版本的毒蛇探測器。在叫“水槽”的模擬月球風化層的環境裏進行測試。

毒蛇探測器的負責人布魯斯曼說，“之所以會叫‘水槽’是因爲幾乎所有在它附近的東西都會陷進去卡住。我們在測試中利用了游泳的步姿，探測器成功通過了水槽。”

如果毒蛇探測器真能成功蹚遍月球的南極，那這個設計突破就能讓未來所有的探測器，都能漫遊探測月球和火星上，目前仍無法探及的其他地區。

“迷你探測器”獨特的運行方式在地球也管用，因爲軍事車輛和機器人都需要行經沙漠或者其他鬆軟的地基。毫無意外的，這個計劃的其中一位金主爸爸就是陸軍研究辦公室。

最後，我們的腦洞王高得曼預言道：

也許有一天，這個技術甚至會幫助機器人快遞貨物到最鳥不拉屎的地方呢。

最後，轉發高得曼大神這個關愛的智慧的眼神，祝你們的腦洞也有一天能實現。

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