根據日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)最終確定的數據,一款受兒童玩具啟發的微型變形機器人成功地拯救了日本歷史上首次登月的故事。這款名為月球探測車-2(Lunar Excursion Vehicle-2,簡稱 LEV-2)的迷你探測器,暱稱 SORA-Q,於日本智能著陸器(Smart Lander for Investigating Moon,簡稱 SLIM)遭遇致命的引擎故障並翻轉於月球表面之前不久被彈射出來。
新發布的任務遙測數據顯示,這個籃球大小的機械球體完美執行了變形序列,爬行於鬆軟的月壤上,捕捉到了翻轉著陸器的標誌性救援影像。
SORA-Q 的設計與功能展示了創新工程的潛力
這款重僅 250 克(8.8 盎司),直徑僅 8 釐米(3.1 英寸)的 SORA-Q,代表了一個前所未有的跨學科工程項目。JAXA 與日本玩具製造巨頭 Takara Tomy 共同開發了這款小型探測器,該公司是變形金剛系列的原始共同創造者,還有 Sony 集團和同志社大學的參與。這款機器人的結構佈局依賴於變形動作玩具所使用的機械原理。為了抵抗太空飛行的劇烈震動及落在月球表面的衝擊,SORA-Q 被包裹在一個光滑的金屬球內。
著陸後,這個球體從中間裂開,兩個外半球向外延伸,變成獨立的偏心輪子,同時一個小穩定尾部從後方伸出,以防機身在原地旋轉。這種變形設計使得一個小型攝影設備能夠從核心向上彈出,避開塵土。
SORA-Q 的成功為未來的太空探索鋪平道路
在月球上運行對於微型移動平台來説面臨著嚴峻的物理挑戰。細小且具磨蝕性的月壤(稱為月球土壤)容易卡住精密的齒輪,而缺乏實質重力使得傳統的輪胎牽引效率低下。為了克服這些環境挑戰,JAXA 和 Takara Tomy 為 SORA-Q 編程了兩種不同的物理運動模式,以確保其能夠在不可預測的月球表面上導航。在爬行模式下,兩個半球形輪子完美同步旋轉,形成一種標準的滾動運動,非常節能,適合於平坦地形的行駛。
對於更艱難的地形,機器人則轉換到蝴蝶模式,輪子失去對齊並異步旋轉,以模仿游泳或拍打的動作。這種不規則的運動使得探測器能夠通過不斷改變重心來推動自己脱離深陷的塵土陷阱。
分析證實,這款探測器在這些模式之間動態切換,能夠在最多 15 度的坡度上導航,並在幾米的崎嶇地形上爬行,以便為其主要攝影任務定位。SORA-Q 的部署不僅僅是一次移動測試;它還成為整個 SLIM 任務的重要安全網。當主著陸器在距離地面 50 米的高度失去一個主要推進器時,重重著陸並完全翻轉,導致其太陽能電池板面向相反方向,極大限製了其操作壽命。由於 SORA-Q 太過緊湊,無法容納一個重型且耗電的天線以直接將數據傳回地球,因此它依靠一個創新的本地藍牙網絡來轉發其發現。
這個小球拍攝了翻轉的著陸器,並將影像文件本地傳輸給其伴侶探測器 LEV-1,這是一個獨立的 2.1 公斤的跳躍型機器人,與其同時彈射出去。LEV-1 隨後利用其較大且專用的 S 頻帶發射機將數據上傳至地面站。最終的照片提供了 SLIM 在月球坡度上方向的第一個確定視覺證據,使 JAXA 工程師能夠精確計算何時太陽的角度會照射到翻轉的太陽能電池板上,喚醒著陸器。
SORA-Q 的成功證明瞭超輕型變形機構能夠在太空環境中生存,直接影響下一代緊湊型行星探測器的設計,顯示出沉重且剛性的底盤不再是探索外星世界的唯一方式。

