太空采矿，这个常常出现在科幻小说和电影中的场景，如今正在逐步走向现实。
太空采矿，这个常常出现在科幻小说和电影中的场景，如今正在逐步走向现实。
前不久，我国首台太空采矿机器人在中国矿业大学诞生，这台机器人不仅能适应太空的微重力环境，还配有“仿生六足移动结构”，可以在小行星坑洼不平的地面上行走。未来的“星际矿工”什么样？我们一起来看看。
想在太空“打工”，“造型”很重要
这款由中国矿业大学刘新华教授团队研发的多功能太空采矿机器人，与时下火爆的人形机器人和机器狗不同，它的基本形态为六足模式，有三个轮足和三个爪足。“之所以这样设计，主要是为了适应太空中的微重力环境。”刘新华解释道。
▲多功能集成化太空采矿机器人。（图片来自现代快报）
太空采矿机器人要在地外星体上完成地质勘探和矿物采集任务，钻探属于必备技能。在地球重力环境下，机器人本身的重量就足以支撑钻头钻进，而月球重力只有地球的六分之一，小行星上大多是低微重力，如何让钻头顺利钻进星体表面就成了大问题。为了解决失重带来的漂移，科研团队想到了模拟昆虫的爪刺结构，于是，为太空采矿机器人设计了特殊的爪刺足。刘新华表示：“微重力环境下，它的附着能力更强，抓地能力更强。”
更为巧妙的是，机器人还配备了一套差动系统。通过悬架、离合器、差动器和张角调节器的协同工作，机器人可以根据工作环境调整移动模块的结构形状。无论是崎岖不平的月球表面，还是布满陨石坑的小行星地表，这款机器人都能保持平稳运行，展现出极高的环境适应性。
作为“星际矿工”，得练就“十八般武艺”
太空采矿机器人要在太空星体上完成探矿采矿工作，不仅要面对微重力的问题，还要面对极端温差、真空、太空辐射以及重量体积限制等一系列难题。由于微重力环境无法搭建，研发出来的机器人究竟性能如何，该怎样检验呢？刘新华的团队给太空采矿机器人搭建了一个特殊的“训练场”。
“我们之前打听过宇航员专用的宇航实验室，做一次实验不仅花费高，而且并不完全适用于我们的机器人去实验，但如果不做实验的话，我们如何验证机器人在小行星的适应性呢？”中国矿业大学机电工程学院副教授华德正说，刘新华教授秉持着对科研的严谨性，带领团队成员利用目前从各渠道采集到的信息，提出用悬吊的方法开展实验，尽可能还原模拟行星的微重力环境。
▲内蒙古乌兰察布市，游客身着“航天服”在乌兰哈达火山群拍摄“月球漫步”和“火星探险”等创意纪念照。（图片来自中新社）
经过团队成员两三个月的构思设计，一套悬吊系统搭建完成，简单地说，就是利用悬吊的方式抵消掉机器人的部分重力，并且能够在跟随机器人运动的同时，保持其垂直拉伸力的恒定，从而实现微重力环境的模拟效果。
团队成员介绍，经过在沙盘上不断训练，目前，通过六足差动系统悬架、离合器等协同工作，太空采矿机器人已经可以根据工作环境调整自身结构形状，适应地外星体的复杂地表环境。
据介绍，该机器人利用电能工作，未来构想可以实现原位开采，即边采边利用边转化，转化出的能源可作为供给再驱动机器人或其他设备工作。“这只是一个构想，目前还在研发阶段。未来在太空采矿实践方面，还有太多难点需要攻克，比如面对众多不确定性或外界干扰，机器人能否快速反应实时调整状态，能否保持原来的稳定性，这都是我们未来要研究探索的方向。”
地球资源有限，目标太空星体
随着地球资源开采强度的不断加大，获取成本将会越来越高。浩渺宇宙中，却隐藏着无限机遇，仅太阳系中，月球、火星、小行星等天体上都蕴藏着大量的矿产资源和稀有金属。在有限的地球资源最终将面临枯竭困境的威胁下，人类走向太空是必然选择。
专家介绍，20世纪50年代末以来，全球成功登月并开展探测任务的月球探测器和载人飞船已有80多个，积累了丰富的月球探测相关资料。目前中国、美国、俄罗斯等国都制定了载人登月计划，月球资源极有可能成为人类最先开发利用的太空资源。
此外，太阳系中数量众多的小行星也蕴藏着丰富的矿产资源，其中近地小行星运行轨道距离地球较近，同样开发利用相对便利，目前已初步掌握有1500多颗近地小行星具有非常高的开采价值和可采性。
相信不远的将来，我们就会在太空直播中看见“星际矿工”的身影。
参考央视新闻客户端、中国矿业大学微信公众号等内容资料
