解決方案
金星是機器人有去無回之地:約華氏850度——熱到紙張會自燃——大氣由二氧化碳、氮和二氧化硫組成,濃密到足以壓碎潛艇。NIAC主任Jason Derleth把它比作一台裝滿Easy Off清潔劑、處於自清潔模式烤箱,並說金星的情況還更糟。最後一個登上表面的機器人是1980年代中期蘇聯的Vega著陸器;它撐了不到一小時。行星科學家仍然在意,因為正如JPL工程師Jonathan Sauder所說,「我們手上的資料幾乎等於零。」
AREE(極端環境自動化探測車)由Sauder與JPL同僚工程師Evan Hilgemann共同打造,其反直覺之舉在於認定NASA的預設做法——「做你能做的絕對最大值」,把探測車塞滿感測器和電子元件——在金星上恰恰是錯的。電子元件在那裡幾分鐘內就會燒毀,因此AREE刻意保持功能簡單:履帶上的方正車體,由風力渦輪供電並將能量儲存在彈簧中,不靠影像式系統導航,透過被動光學反射器與地球通訊。
犧牲頻寬是重點,而非代價。一輛每天傳輸1,000位元的探測車做不了好奇號式的科學,但NASA以智慧換取堅固,賭的是AREE能撐得更久、走得更遠——收集到比任何搭載電子元件的前輩更廣泛(儘管不那麼詳細)的資訊,而那些前輩沒有一個撐過一小時。「通常我們會說,多加點感測器和電子元件吧,但我們想讓人們思考如何運用巧妙的機械結構,」Hilgemann說。
達成的成果
當電子元件就是故障點時,就把它減掉:彈簧中的風力、履帶,以及以摩斯碼傳送資料的雷達反射器——位元很少,但它活著
為何奏效
在金星上,電子元件是關鍵限制——每一項能以機械方式完成的功能,都能延長任務壽命。
金星上風力充沛,且可儲存在彈簧中,因此電力系統既不需要冷卻,也不需要抗輻射零件。
被動雷達反射器幾乎沒有會故障的部件,不像雙向無線電發射器。
粗略但持續的資料回應了該領域的實際問題,也就是金星的資料「幾乎等於零」。
可應用的啟示
依環境的限制來設計,而非依任務的最大值。當每增加一項能力都會縮短壽命時,耐久的最低限度能回答那些脆弱的最高限度永遠活不到去問的問題。
後續發展
NIAC資助了一個新的研究階段,讓團隊在接下來三年打造一個粗略的原型。該計畫鎖定10到50年後的技術,並不產出可執行任務的系統,因此AREE可能永遠到不了金星表面——Sauder和Hilgemann說這並不困擾他們,因為目標是改變人們對太空設計的思考方式。
追溯依據
參考來源
- NASA Designed This Low-Tech Rover to Survive Venus WIRED · wired.com ·