BB-8 型火星车可帮助我们探索崎岖的火星地形

《星球大战：原力觉醒》将一种新型球形机器人 BB-8 引入了一个遥远的星系。巧合的是，地球上的研究人员提议建造一辆可以变身为球体在红色星球上滚动的火星探测器。科学家们将在《Acta Astronautica》杂志 3 月至 4 月刊上详细介绍他们的研究成果。

“我们多年来一直在研究各种球形探测车，所以看到《星球大战》中的球形探测车很有趣，”领导该项目的北卡罗来纳州立大学航空工程师安德烈·马佐莱尼 (Andre Mazzoleni) 说道。“我们实验室里的每个人都是《星球大战》的超级粉丝。”

目前运行的所有火星探测器都是轮式机器人。虽然它们可以穿越平坦和中等崎岖的地形，但它们的设计不适合在陡坡等崎岖环境中行驶，因为它们有翻倒的风险。然而，最具科学意义的任务可能要求探测器应对火星上最崎岖的地形，如高地、陨石坑和火山，这可能有助于了解这颗红色星球随着时间的推移是如何演变的。

为了更好地应对火星的恶劣地形，马佐莱尼和他的前博士生莱昂内尔·埃德温开发了一个名为“变形漫游车”的新概念（TRREx）。这种六轮机器可以像传统探测车一样在常规地形上移动，并变形为球体，从陡峭的斜坡上滚下来——有点像犰狳在受到威胁时会蜷缩成球状。

TRREx 的轮子安装在八条腿上。当探测车变成球形时，它会伸直其中一条腿来改变重心，并朝着想要移动的方向滚动，从而实现转向。

尽管它们看起来很相似，但 TRREx 和 BB-8 的移动方式实际上非常不同。TRREx 伸出四肢，通过翻倒来移动，有点像体操运动员在跑道上翻滚。相比之下，BB-8 则通过压在外壳内侧的旋转轮来移动，就像球中的仓鼠一样。

“TRREx 的主要灵感来自金轮蜘蛛，它像普通的沙漠蜘蛛一样在沙脊顶部奔跑，直到感觉到危险，这时它会将腿折叠起来形成一个轮子，以便能够快速滚下山坡逃脱，”马佐莱尼说。

在计算机模拟中，TRREx 是一个宽约 3 至 4 英尺、重约 70 至 130 磅的球体，研究人员发现，他们可以控制火星车如何左右转向以避开障碍物，以及如何在平坦的岩石或沙地上滚动、下坡，甚至爬上陡峭程度达 9 度的斜坡，不过，对于更陡的斜坡，它可以切换回传统的火星车模式。

“我可以想象 BB-8 会很难爬上中等陡峭的斜坡，但 TRREx 在移动模式下可以轻松爬上斜坡，”Mazzoleni 说。

过去，其他研究人员也曾提出过球形火星探测器，比如巨型、轻型、20 英尺宽的机器。虽然这种像风滚草一样的探测器可以行驶很远的距离，但它们会受风的支配，这一点与 TRRex 不同。“TRREx 和 Tumbleweed 不是竞争对手，而是用于不同的任务，”Mazzoleni 说。“Tumbleweed 探测器旨在探索大面积区域，而 TRREx 探测器将用于调查传统探测器难以到达的区域中的非常具体的目标。”

研究人员目前正在用铝材制造一个 4 英尺宽的 TRREx 原型，重量约为 175 磅；Mazzoleni 表示，他们希望在今年春季晚些时候完成。原型测试最初将包括使用遥控器引导火星车穿越障碍赛道。之后，科学家们希望将摄像头和计算机集成到火星车中，以便它能够自己观察和思考。

研究人员认为，TRREx 最适合从相对较高的海拔开始，然后让探测车随着时间的推移逐渐下坡的任务，利用它像球一样滚动以节省燃料。马佐莱尼说，除了火星之外，TRREx“还可以用来探索任何岩石行星，比如月球，也可以在地球上崎岖的地形上使用——例如，用于搜索和救援任务。”