美國宇航局漫游車不斷被卡住，我們終于知道原因了

盡管人類越來越擅長將機(jī)器人探測器送入太陽系，探索人類無法涉足的地方，但我們?nèi)匀惶幱趯W(xué)習(xí)曲線上。

這第一輛外星機(jī)器人漫游車于 1970 年從地球發(fā)射升空。直到半個(gè)多世紀(jì)后的現(xiàn)在，科學(xué)家們才弄清楚為什么這些獨(dú)創(chuàng)性和工程奇跡總是被困在外星世界的土壤中。

“回想起來，這個(gè)想法很簡單：我們不僅需要考慮火星車上的引力，還需要考慮重力對沙子的影響，以便更好地了解火星車在月亮,"機(jī)械工程師 Dan Negrut 解釋道威斯康星大學(xué)麥迪遜分校。

“我們的研究結(jié)果強(qiáng)調(diào)了使用基于物理的模擬來分析火星車在顆粒土壤上的機(jī)動性的價(jià)值?！?/p>

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制造一輛在外星環(huán)境中運(yùn)行的漫游車比制造一輛在地球上運(yùn)行的漫游車更復(fù)雜。我們輸了不止一次火星任務(wù)例如，巨大的沙塵暴會在太陽能電池板上留下沙子漂流，從而阻止機(jī)器發(fā)電。

重力是另一個(gè)。我們部署機(jī)器人漫游車的太陽系天體的重力低于地球，而這對事物的移動方式有影響.因此，工程師在設(shè)計(jì)漫游車時(shí)考慮了目標(biāo)引力環(huán)境將產(chǎn)生的影響。

盡管如此，漫游車仍然經(jīng)常被困住，需要控制團(tuán)隊(duì)進(jìn)行一系列機(jī)動來嘗試解救可憐的機(jī)器人。這通常沒問題，即使很煩人，盡管在一個(gè)值得注意的案例中并非如此：美國宇航局的火星火星車 Spirit 于 2009 年陷入松軟土壤中，直到今天，它仍然在那里.

使用在名為 Project Chrono 的基于物理的引擎上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)模擬，Negrut 和他的同事著手找出這個(gè)反復(fù)出現(xiàn)的問題的根源。將他們的結(jié)果與沙質(zhì)表面的真實(shí)世界測試進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)恰到好處的差異。

之前在月球和火星模擬泥土中對漫游車設(shè)計(jì)的測試遺漏了一個(gè)非常非常重要的細(xì)節(jié)：沙子在不同的重力條件下也表現(xiàn)不同。

覆蓋在月球和火星上的塵埃比地球上的塵埃更蓬松、更柔軟，更容易移動，并阻礙牽引力——這使得它們的輪子更容易被卡住。想象一下地球上的一輛車駛?cè)肓藵窕哪酀艋蚍浅Ｋ缮⒌纳衬匙印?/p>

這個(gè)靈光乍現(xiàn)的時(shí)刻可能是拼圖中缺失的一塊，它可以讓未來的太空探索漫游車遠(yuǎn)離塵土飛揚(yáng)的堵塞。

“我們的研究與幫助解決許多現(xiàn)實(shí)世界的工程挑戰(zhàn)高度相關(guān)，這是有益的，”內(nèi)格魯特說.“我為我們所取得的成就感到自豪。作為一個(gè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)室，要推出美國宇航局使用的工業(yè)級軟件是非常困難的。

該研究已發(fā)表在野外機(jī)器人學(xué)報(bào).

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