火星地表以下数英里处挖隧道的钻头

现在是加利福尼亚州奥科蒂洛威尔斯的中午。这是圣地亚哥和索尔顿湖之间一片广阔而空旷的沙漠，加利福尼亚州的这片地区就像是火星。几分钟后，一切都被一层细小的白色灰尘覆盖，摸起来软软的，就像糖粉一样。蜜蜂机器人公司副总裁兼勘探技术总监克里斯·扎克尼从车里拿出安全帽和背心，走到一辆用作任务控制中心的 U-Haul 卡车上。今天，扎克尼和他的团队将开始测试行星深钻，该钻机旨在深入火星和木卫二等地表下数英里，以寻找生命的证据。

行星深钻不是普通的钻头，不像您家里用来挂照片或组装宜家家具的钻头。为了协助人类历史上最重要的搜索之一，行星深钻配备了显微镜、摄像头以及 LED 和紫外线灯。紫外线将有助于识别发出荧光的微生物和矿物质，就像犯罪现场用来识别有机物的黑光一样。

这是行星深钻的首次实地测试。到目前为止，它的机械系统只在实验室中进行了测试。Honeybee Robotics 是目前唯一一家致力于此类钻机的组织。NASA 过去曾自行设计过，但现在他们正与 Honeybee Robotics 的工程师合作，希望有朝一日能将其送入太空。

该钻机尚未计划发射至其他星球，至少十年内无法发射。“目前还没有任何计划，”NASA行星科学主任吉姆·格林告诉我们，“但我们最终必须开发类似的东西，这几乎是理所当然的。”

第一个地球外钻探点最有可能的地点是火星。我们知道火星两极有冰，但如果那里有东西幸存下来，那很可能是在地下深处，远离不断轰击火星表面的辐射。我们对木卫二知之甚少，但我们知道它被厚厚的冰壳覆盖，有些地方冰壳最深可达 11 英里。木卫二真正的秘密在于地表之下一个巨大的咸水海洋，里面的水比地球上所有水源的总和还要多——这可能是微生物生命的温床。

T-5 分钟进行测试

五名工作人员正准备开始研究，他们手拿一台大电视屏幕，屏幕上正在实时加载数据。U-Haul 俯瞰着一座石膏采石场，该矿场由一家名为 USG（美国石膏公司）的私人公司拥有和经营，该公司将其珍贵的岩石提供给 Honeybee 进行实验。那里没有人，没有动物，只有几棵稀疏的灌木。工作人员在任务控制中心储备了大量零食和水，为几周的钻探做准备。

Zacny 和 Honeybee Robotics 副总监 Gale Paulsen 从帕萨迪纳的办公室开车过来，尽管要开三个小时的车，但他们还是非常兴奋地看到他们的项目破土动工。

一名项目工程师抓住钻机后部的杠杆，手动将碳化钨钻头放到地面，并向 U-Haul 任务控制中心发出信号启动马达。

这种专门设计的钻头用于切割极其坚硬的岩石和冰层。这个石膏采石场一点也不冷（我们到访时温度为 80 华氏度），也绝对不像火星两极那样冰冷。但这个特定地点恰好是美国最厚的石膏矿床。石膏是一种易碎的岩石，但分层后非常坚固，与数百万年来在行星表面蒸发和重新凝结的冰非常相似。虽然您可能能够用指甲刮擦表面，但要钻到几公里深的地方，需要足够坚固的工具才能突破冰和岩石。

这座 16 英尺高的钻机底座上骄傲地贴着代表合作伙伴的贴纸：Honeybee Robotics、美国自然历史博物馆、美国政府、美国国家航空航天局和行星学会。扎克尼说，所有支持该钻机的机构“都有着同一个目标：探索”。

开发用于探索其他星球的钻机需要独创性。团队必须非常有创意地设计一种钻机，使其能够在距离任何家得宝或人类数十亿英里的地方完美运行。行星深钻必须完全自主运行。

“我们最终要开发这样的东西，这几乎是毫无疑问的。”

“除了自主性之外，我们面临的最大挑战是地质不确定性，”扎克尼解释道。“火星和木卫二上的水并不干净；它本质上是一种盐水，其冰点可以从 -50C 变为 -70C。此外，还可能有嵌入式岩石、岩石层或陨石层，钻头必须能够应对其中任何一种变化。”

钻头还需要安装到航天器上。

尽管该公司的目标是让钻头钻穿火星地下数百英尺（而对于木卫二来说，则可钻穿厚达 5 英里的冰层），但钻头本身只有 13 英尺高，而且尖端还配有钻头。为了减少随钻头发射时需要携带的货物重量，Honeybee 设计了一根电缆，用于将钻头放入钻孔中并升起。电缆的功能类似于钓鱼线，可以卷入小容器中，并根据需要释放或缩回。保尔森指着一大堆电缆说：“我们唯一受制于可以携带上船的电缆数量，因为它可以将钻头降低到需要的高度。”

钻探开始

钻头落入小钻孔。任务控制中心已启动发动机，现场测试开始。

钨钢钻头在 630 万年前的岩石上研磨时发出的声音出奇地安静；尽管距离地表只有几厘米，但只能听到微弱的咔哒声。团队全神贯注地观察着，听着石膏研磨的沉闷声音，不时瞥一眼显示数据的大电视屏幕：钻井深度、温度、每分钟转数。30 分钟后，第一阶段结束。他们已经钻了 20 厘米，他们的目标是当天结束时至少钻 10 英尺。

扎克尼和保尔森走到钻机旁，看着团队抬起绞盘，钻机慢慢地从钻孔中出来。螺旋状钻头的每个缝隙中都有一团团白色磨碎的石膏。他们的工程师拿起刷子、一个小纸箱和一个密封袋，开始清洁钻机，收集石膏粉尘，以便稍后在实验室进行研究。这只是钻机最终必须自己完成的一件事的一个例子——清洁集水区并重新开始工作。

“我们这样做是为了证明它是有效的，证明它是可以做到的。”

除了清洁和取样之外，还有很多其他因素需要考虑。钻头必须能够正常工作，而当计划在地球舒适的环境之外进行钻探时，需要考虑一个大挑战：重力。火星的引力是地球的三分之一。“我们在火星上没有同样的推力，因为所有东西的重量都轻三倍，”扎克尼解释说。“通常我们会依靠重力来压下钻头，但对于像这样的行星钻头来说，这不是一个选择。”因此，保尔森和扎克尼设计了一种钻头，它可以通过按压钻孔侧面来将自己向下推，这样重力或无重力就与其功能无关了。

下一代钻机最终可能会前往火星两极，其尺寸可能只有这台测试钻机的一半，并将用紫外/拉曼光谱仪 SHERLOC（使用拉曼和荧光扫描宜居环境有机物和化学物质）取代显微镜。该光谱仪已获准搭载在火星 2020 探测器上，执行类似任务：检测火星土壤中的生物特征。但探测器的土壤样本将来自一个更浅的钻孔——最多 2 到 3 英寸深。SHERLOC 由美国宇航局喷气推进实验室设计，当钻机深入地表以下时，它将能够读取数据，并确认火星该地区是否存在生命。