你有沒有想過(guò),一臺(tái)在火星上跑了快14年的機(jī)器人,遇到最棘手的問(wèn)題會(huì)是什么?不是沙塵暴,不是陡坡,而是一塊卡在鉆頭上的巖石——28.6磅重,跟著機(jī)械臂一起被拔出了地面。
這就是NASA好奇號(hào)火星車今年4月遇到的真事。4月25日,它正在一塊 nicknamed "Atacama" 的巖石上執(zhí)行常規(guī)鉆探任務(wù),目的是采集樣本。鉆探本身很順利,但當(dāng)機(jī)械臂收回時(shí),整塊巖石卻意外地離開了火星表面,牢牢卡在了鉆頭套筒上。
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說(shuō)人話就是:鉆頭把石頭"帶回家了",甩都甩不掉。
好奇號(hào)不是第一次遇到巖石問(wèn)題。在過(guò)去近14年的任務(wù)中,鉆探操作曾導(dǎo)致火星巖石表層出現(xiàn)裂縫或碎裂,但整塊巖石卡在鉆頭上被一起拔起來(lái),這是頭一遭。NASA工程師后來(lái)承認(rèn),這一幕讓他們一時(shí)語(yǔ)塞。
好在好奇號(hào)胸前裝了兩臺(tái)黑白障礙物檢測(cè)相機(jī),完整記錄下了這個(gè)"事故"的全過(guò)程。正是這些圖像讓地面團(tuán)隊(duì)能夠立即開始遠(yuǎn)程診斷,不用瞎猜到底發(fā)生了什么。
接下來(lái)的幾天變成了一場(chǎng)耐心的"甩石頭"實(shí)驗(yàn)。工程師們先嘗試用振動(dòng)的方式讓巖石松脫,沒成功。4月29日,他們調(diào)整了機(jī)械臂的角度再試振動(dòng),結(jié)果只震下來(lái)一些沙子。巖石依然固執(zhí)地卡在鉆頭上。
5月1日,團(tuán)隊(duì)換了一套組合技:把鉆頭傾斜到更大角度,同時(shí)旋轉(zhuǎn)、振動(dòng),再讓鉆頭本身高速空轉(zhuǎn)。他們?cè)咀龊昧朔磸?fù)嘗試的心理準(zhǔn)備,沒想到第一次就出事了——巖石確實(shí)掉了,但在砸向火星地表的一瞬間碎成了無(wú)數(shù)小塊。
任務(wù)完成,但樣本沒了。那塊28.6磅的巖石最終變成了一地碎片,而不是被送進(jìn)好奇號(hào)內(nèi)部的分析儀器。
這件事本身沒那么神奇,真正有意思的是它暴露出的工程現(xiàn)實(shí):火星車的每一個(gè)動(dòng)作都在極端受限的條件下進(jìn)行。好奇號(hào)由NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室研發(fā),2012年8月著陸火星,核心任務(wù)是尋找這顆紅色星球曾經(jīng)可能支持微生物生命的證據(jù)。它的機(jī)械臂、鉆頭、相機(jī)和各類傳感器,全都要在地球遙控下完成精細(xì)操作,而地球與火星之間的信號(hào)延遲少則幾分鐘,多則超過(guò)二十分鐘。
這意味著工程師們無(wú)法實(shí)時(shí)"看著"操作,只能先發(fā)送指令,等火星車執(zhí)行,再看回傳圖像評(píng)估效果。一塊卡住的巖石,在地球上可能幾秒鐘就能用手解決,在火星上卻要折騰好幾天。
好奇號(hào)此前在科學(xué)上收獲頗豐。2020年,它在蓋爾隕石坑的格倫托里登區(qū)域進(jìn)行過(guò)一項(xiàng)實(shí)驗(yàn),那里富含粘土礦物——強(qiáng)烈暗示火星過(guò)去存在液態(tài)水。車載的"火星樣本分析"儀器采集并分析了這些物質(zhì)。但正是這些持續(xù)多年的科學(xué)操作,讓鉆探系統(tǒng)經(jīng)歷了遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)預(yù)期的磨損。
這次"Atacama"事件也引發(fā)了一個(gè)有趣的工程問(wèn)題:為什么這塊巖石會(huì)被一起拔出來(lái)?可能的解釋包括巖石本身質(zhì)地特殊,或者它與下方巖層的結(jié)合處恰好比較脆弱。但NASA的官方敘述沒有給出確切結(jié)論,只是記錄了事件經(jīng)過(guò)和處置過(guò)程。
對(duì)于一臺(tái)設(shè)計(jì)壽命兩年的火星車來(lái)說(shuō),好奇號(hào)已經(jīng)超期服役了近七倍時(shí)間。它的鉆探系統(tǒng)、輪子、計(jì)算機(jī)都經(jīng)歷過(guò)各種故障和修復(fù)。2017年,鉆頭曾因?yàn)闄C(jī)械故障無(wú)法移動(dòng),工程師花了近一年時(shí)間才開發(fā)出替代操作模式。2018年,它又在巖石中檢測(cè)到了有機(jī)分子——不是生命本身,但證明了火星曾經(jīng)具備構(gòu)成生命的化學(xué)基礎(chǔ)。
這些發(fā)現(xiàn)的價(jià)值,某種程度上正來(lái)自于任務(wù)的高風(fēng)險(xiǎn)性。如果好奇號(hào)只在安全區(qū)域活動(dòng),避開所有可能卡住的巖石,它就不會(huì)鉆到那些富含科學(xué)信息的樣本。28.6磅的意外,是探索未知的副產(chǎn)品。
巖石最終碎裂的結(jié)局,也說(shuō)明了火星操作的另一個(gè)特點(diǎn):很多時(shí)候沒有完美方案,只有可接受的折中。工程師們本可以繼續(xù)嘗試更溫和的方式,但那樣會(huì)消耗更多時(shí)間和能源,而好奇號(hào)的每一天都需要精打細(xì)算。選擇"硬甩"并承擔(dān)樣本損失的風(fēng)險(xiǎn),是基于任務(wù)整體優(yōu)先級(jí)的判斷。
這件事還能讓人想到什么?也許是遠(yuǎn)程自動(dòng)化的極限。無(wú)論AI如何進(jìn)步,火星車目前仍高度依賴地面人員的判斷和決策。那些黑白相機(jī)拍下的圖像,需要人眼識(shí)別、人腦分析、人手編寫指令。地球與火星之間的這道延遲,暫時(shí)還無(wú)法逾越。
好奇號(hào)的故事還在繼續(xù)。它的核電池還能支撐數(shù)年運(yùn)行,輪子上的破洞也在可控范圍內(nèi)。下一次鉆探時(shí),工程師可能會(huì)調(diào)整參數(shù),或者選擇看起來(lái)更"老實(shí)"的巖石。但火星的地質(zhì)多樣性意味著,意外總會(huì)以新的形式出現(xiàn)。
那塊碎掉的"Atacama"巖石,現(xiàn)在散落在火星某處。它沒能成為實(shí)驗(yàn)室里的樣本,卻成了一次生動(dòng)工程案例的注腳——關(guān)于如何在數(shù)千萬(wàn)公里外,解決一個(gè)卡住的問(wèn)題。
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