測溫探針
測溫鉆頭
測溫探針與普通鉆頭相結(jié)合
當(dāng)鉆頭鉆透冰層后可以釋放出一個(gè)小型機(jī)器人
據(jù)美國太空網(wǎng)報(bào)道，在我們的太陽系，最令人感興趣的地方也是最難到達(dá)的地方。隱藏在像火星極冠、土星衛(wèi)星土衛(wèi)二、木星衛(wèi)星木衛(wèi)二等厚厚冰層的區(qū)域就是典型例子。鉆透地球上的冰層其實(shí)已相當(dāng)復(fù)雜，所以，在另外一個(gè)世界，這種任務(wù)幾乎不可能。不過，科學(xué)家提出了一個(gè)大膽設(shè)想，即用破冰機(jī)器人融化冰層以探索外星生命。
欲用熱鉆融化冰層
探索厚厚冰層下的秘密并非一個(gè)全新的概念。20世紀(jì)60年代建造并使用的探測器嚴(yán)格地局限于地球，曾在格陵蘭、南極洲等地區(qū)進(jìn)行過測試，這種使命背后的理論相當(dāng)簡單。長而細(xì)的探測器可以直接穿透冰層直抵地下。安裝在探測器頂端的鉆頭穿透冰層，主體上的科學(xué)設(shè)備記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，一條長長的電纜系在后面，直達(dá)地面設(shè)備。
地面需要一臺重量大且復(fù)雜的設(shè)備，提供大鉆頭所需要的無窮動(dòng)力。鑒于在地球上實(shí)施這種鉆探活動(dòng)的復(fù)雜程度，在地球以外的世界嘗試這種任務(wù)的可能性就此排除。科學(xué)家提出了另外一種構(gòu)想：一種更為現(xiàn)代的鉆探技術(shù)利用熱鉆去融化冰層，而不是穿透冰層。
Cryobot就是這樣一種機(jī)器人探測器，它最近在南極洲經(jīng)過了測試。隨著鉆頭通過產(chǎn)生的熱量融化冰層，探測器會“越陷越深”。融化冰層從理論上講是個(gè)不錯(cuò)的概念，但如果探測器碰到冰層深處的東西，比如大塊石頭，它將陷入其中不可自拔。如果不能融化冰層，那么探測任務(wù)將就此走向終結(jié)。
兩大技術(shù)完美結(jié)合
彼得·威斯(Peter Weiss)是一位在水下機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域富有經(jīng)驗(yàn)的科學(xué)家。他同香港理工大學(xué)和匈牙利格拉茲威爾特勞姆福斯特研究所(Institut fuer Weltraumforschung)的同事一道，設(shè)計(jì)出將鉆探技術(shù)和融化方法完美融為一體的創(chuàng)新方法。他們提出的“熱鉆”(thermal drill)系統(tǒng)原型機(jī)在實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)不俗，實(shí)驗(yàn)結(jié)果刊登在2008年7月出版的《行星和空間科學(xué)》雜志上。
熱鉆頂端裝配一系列刀片和加熱器，解決了探索遙遠(yuǎn)世界冰下區(qū)域的難題。熱鉆的工作原理是什么？對此，威斯解釋說，“我們的熱鉆就像‘經(jīng)典’融化探測器，裝備有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器，可以鉆進(jìn)冰層。我們利用機(jī)械手段在冰層鉆孔，通過這種途徑，把冰粒向后移動(dòng)，將其融化。融合冰水的泥漿在龐大探測器的作用下向后移動(dòng)。”
威斯的熱鉆結(jié)合了鉆探和融化技術(shù)的兩大優(yōu)點(diǎn)：“融化的優(yōu)點(diǎn)是你可以直接生成熱量融化穿透冰層，由于這種活動(dòng)會轉(zhuǎn)化為機(jī)械力，其間的能量不會喪失。”至于鉆探過程中可能遭遇沙土層或其他不能融化通過的材料，威斯表示，“增加鉆探裝置可以避免你的融化探測器在穿透冰層過程中，不會陷入沙層中拔不出來，這一幕可能會在火星上演。混合型熱鉆可以穿透不能融化的沙層。”
冰層下可能有海洋
鉆探過程中產(chǎn)生的熱量還具有給探測器消毒的良好作用，在探索一個(gè)從沒有人去過的未知世界時(shí)，對探測器消毒是科學(xué)家必然要考慮的一個(gè)元素。他們還應(yīng)保持新環(huán)境的原始狀況，因?yàn)橐坏┰獾教綔y器的污染，將使任何尋找某種化學(xué)物或生命跡象的實(shí)驗(yàn)或努力毀于一旦。不斷產(chǎn)生熱量還有助于保持科學(xué)設(shè)備足夠熱，以便在極為寒冷的環(huán)境下有效工作。
太陽系的許多區(qū)域成為熱鉆探索的理想候選。威斯表示：“這項(xiàng)研究的目標(biāo)本來是對火星和木星衛(wèi)星木衛(wèi)二展開熱鉆分析。不過，在提出這一目標(biāo)之后，科學(xué)家迄今已對諸如土衛(wèi)二和土衛(wèi)六等地外世界有了新的認(rèn)識，科學(xué)家懷疑這些地方存在地下海洋。”威斯及同事目前為止只是利用大冰塊在實(shí)驗(yàn)室測試了他們的熱鉆原型機(jī)。而下一步，他們將會在真空條件下測試熱鉆，模擬外星球環(huán)境下可能遭遇的各種問題。
他們還將測試機(jī)器人探測器鉆探的深度。盡管外界對熱鉆寄予厚望，但威斯尚不敢確定這些特征是否會在未來探測器身上得到體現(xiàn)。他說：“歐洲航天局和美國宇航局都在討論探索冰狀木衛(wèi)二的未來任務(wù)，但飛船上是否載有登陸或撞擊探測器，目前尚不確定。不過，向木衛(wèi)二發(fā)射一個(gè)沒有登陸器的軌道器，就好比你一分錢沒帶走進(jìn)水果店一樣。你去哪干什么？”(孝文)（新浪科技）
