潮科技 | 上得去回得来!NASA 机器人将利用火星土壤制造火箭燃料
原标题:潮科技 | 上得去回得来!NASA 机器人将利用火星土壤制造火箭燃料 编者按:本文是 36 氪“边界计划”的转载内容,来自微信公众号“星际智汇”,ID:space_707。作者:中国航天系统科学与工程研究院 李薇濛;36 氪经授权转载。 一、“燃料工厂”的主要设备 “燃料工厂”的主要设备包括可自由活动的“风化层先进表面系统操作机器人”(RASSOR)和固定的集成式“加工厂”。 RASSOR 由驱动系统和滚筒组成,,是一种可在低重力条件下挖掘风化层的自动采矿车辆。RASSOR 驱动系统由电动机、变速箱等组成,在系统的最终质量中占很大比例。由于火星表面重力加速度比地球小,难以使用普通的重型挖掘设备挖掘土壤,NASA 使用无框电机、电磁制动器和 3D 打印钛外壳等,缩小机器人体积,并将重量减少到现有挖掘机的一半。下图为 “RASSOR” 机器人样机示意图 RASSOR 有两个相对的滚筒,每个滚筒的边缘都装有几个挖掘铲斗。当滚筒开始旋转时,支撑它的机械臂向下倾斜,铲斗缓慢前进,刮起少量的表层土,在地表形成浅浅的沟槽。滚筒是中空的,可收集和保存挖掘的土壤。此外,在挖掘时,两个滚筒向相反的方向旋转,抵消了大部分的反作用力,使 RASSOR 能够在低重力下挖掘。滚筒装满后,RASSOR 就会抬起手臂,向加工厂驶去。卸货时,RASSOR 只需反向旋转滚筒,通过铲斗倒出土壤。 集成式的“加工厂”负责处理接下来的任务。它使用机械升降机臂将 RASSOR 倒出的土壤抬升到工厂的甲板上,并将其转移到烤炉中。烤炉会自动密封并开始加热。附着在土壤中的水分子由干燥的气体吹风机排出,然后用冷凝管收集,用于下一步反应。排净水分后,干燥的土壤就会被倾倒在地上,由 RASSOR 把它铲起并拖走。利用 NASA 正在开发的 3D 打印方法,这些材料可用于建造保护结构、道路和着陆平台。 二“燃料工厂”的具体工作流程 1.开采:轮式机器人通过旋转外部装有铲斗的滚筒挖掘风化层。 2.运输:反向旋转滚筒,机器人将收集到的风化层倾倒入升降机臂中。 3. 加工:烤炉加热风化层以提取水,水被电解成氢气和氧气。Sabatier反应器将氢气与从大气中收集的二氧化碳结合,产生甲烷燃料。 4.转移:机器脐带臂将流体输送到移动贮箱中。脐带臂两端均配备气密门,以防止灰尘进入。 5.运达:贮箱机器人将水、氧气和甲烷输送到人类居住区和长期储罐中。 6.使用和储存:宇航员消耗水和氧气(也用于种植植物),而燃料则在低温液态下保存以备将来使用。 三、面临的挑战 在任务正式实施之前,NASA 还需要克服许多技术挑战。
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