登陆外星，机器虫更专业
十几年前，当美国宇航局（NASA）放弃唤醒“勇气号”火星探测器，转而研制“好奇号”时，我们就应该已经意识到了——火星探测车的昂贵造价，与它的表现不能划上等号。
那么，火星探测器是否只有机器人车这一种呢？
回顾“机遇号”、“勇气号”和“好奇号”三辆火星探测车先后成功登陆火星的表现，虽说它们都传回了大量火星图片与物质成分数据，使人类对火星表面有了直观的了解，但遗憾的是，三辆火星车在凹凸不平、沙砾遍布的着陆点多次遇到麻烦，好几次都是命悬一线，差点让耗资数亿美元打造的宝贝就像一堆废铁一样扔在火星上。
飞行4.8亿千米，人类跟着纠结数百天，这些探测车才能辛苦地降落火星。然后，它们都只是在火星上移动了数百至数千米，甚至如此之短的距离也是断断续续、扣人心弦的蜗牛式爬行。
因此我们不难理解某些人的不悦——从星际探测角度讲，人类让飞船飞到火星是成功的，而火星车对火星的探测却是不够完美的，或者说是存在诸多瑕疵、不符身价的。
机器和生命
许多科学家直言，火星探测的效率之所以不高，直接原因就是轮式滚动工具不适合火星乃至其他外星际的移动探测。
现代人类的文明兴盛虽然离不开高速灵活的轮子带动，但仅从行进效率和适应能力来看，轮子却是不如腿脚的。一个是冰冷的工业产物，一个是生命体的专属。也许，把星际探测工具做成滚动的小车，从一开始就是个错误。
美国加州大学伯克利分校（UC Berkeley）的生物力学教授索波特·富尔（Saubot Faure），从小就喜欢观察各类动物的行动方式，他尤其被鬼脸蟹的快速爬行和钻洞能力所吸引。于是，他立志要弄明白这些神奇多足动物敏捷协调运动方式背后所蕴含的奥秘。
如今，富尔是他供职大学“多足动物研究室”的主任，专门从事多足动物及仿生研究。在他看来，让稳定善行的“机器虫”充当星际探测工具，可能是个不错的选择。
蟑螂的启示
富尔在其专业领域的主要建树，是通过对蟑螂的奔跑研究而获得的。
研究中，他带领科研小组借助高速数码设备，拍摄了蟑螂、蜈蚣等多足生物在特制的平台上高速奔跑的情景。他们在对这些影片进行高倍回放后发现，蟑螂在快速奔跑时，竟然会翘起后腿，这与短跑运动员的预备动作十分相似。
说到这一发现，就不得不提到他们设计的铺有鲜橙果冻的，全世界独一无二的测试跑道，它可以测量昆虫经过跑道的每一小步的精确力度、定位和速度。而在这条跑道中起着核心作用的是一种光弹性物质，该物质被夹在两个使光偏振的滤光器中间。此外，装置中还有一盏灯，灯光能穿透三层以上的物质。
当蟑螂等多足生物“走”过被测试光聚焦的平台跑道时，它们运动的腿能令这种弹性物质变形，虽然产生的力量和变形的程度微不足道，但这套测试装置却可以精确地计算出不同的数值。富尔表示，他发明的这套测试装置进一步完善后，可以轻易测出蚊子、苍蝇甚至是蚂蚁在起飞前或快速行走时，它们的腿究竟释放了多大的力量。
在对受测生物的动作进行分解后，研究人员得出了结论：蟑螂等多足生物的腿其实都是有力而实用的弹簧杆。分解数字显示，蟑螂在迈出的每一步中所施加的力，看上去都像是正弦波，在离地后达到最高点，当脚在空中舞动时的力度速降为零，而后在着陆和重复动作时转为负数。因此，用“爬”或“走”描述这类生物的行动，都是不准确的，它们实际上是在跳，而且每一次都是迅速、简捷、高效的跳跃。为了保持平衡，它们还会在行进的两步之间左右摇晃一下身体，但这短促的动作如果没有高速摄像和延时分解，是不可能被人们发现的。
通过类似上述的各种实验，富尔认为，多足生物具有超乎寻常的稳定性，这种稳定是动中求稳，即看似它们在两步之间显得不够稳定，但在完整的一个运动周期中却非常平稳。经过漫长的进化，平稳成了有腿生物的一种本能，一种终极状态。所有有腿生物都通过腿部的运动产生等量的机械能——1焦耳能够将1千克的体重移动约1米，人类同样如此。
机器虫
有了理论的支撑后，富尔立即着手实验印证。不出一个月，他和他的研究组便制造出一只六条腿的机器虫。它没有触觉传感器，没有反馈机制，也没有程序化的运动能力，总之，还是一个笨头笨脑的原始家伙。但它运行的效果却出奇地好，远远超出了制作者的想象。这个机器虫不仅能在凹凸不平的地面上行动自如，而且平衡能力极佳，就算被人为碰触也不会倾斜翻到，会瞬间恢复原先的稳定。这种因弹跳带来的先天稳定性，使富尔他们在后续智能化的设计时没了后顾之忧，基本不用为今后的应用型机器虫的平衡问题操心了。
后来，富尔还与马萨诸塞州的“酷爱机器人”公司的专家合作，制作了一个名叫“埃瑞尔”，模样有点像螃蟹的机器虫。它不仅可以在波浪翻滚的海边闲庭信步，还能在意外摔倒，哪怕是仰面朝天之后，也能依靠灵巧的机器腿重新定位，恢复行走。必要时，它还可以像真正的螃蟹那样就近伸出自己的长腿，抓住地下的支撑点，稳定地反转身体，恢复正常状态。
美国国防部新武器研发中心获知富尔的研究成果后，立即与他签署了资助协议书，出巨资让他对“埃瑞尔”进行全新改装，希望能得到一款可以在任何海域寻找水雷的机器虫，以取代蛙人和海豚。
当然，富尔并未止步，他野心勃勃地将“埃瑞尔”的用武之地定位在外太空，他坚信“埃瑞尔”完全可以胜任太空车的工作——“假如宇航局的专家同意将那些火星探测车上的高科技探测装备，移装在我的‘埃瑞尔’上，那投放至火星表面后，它传回的就不仅是这么一点可怜的资料信息了！”
更好的选择
其实，“哈勃”太空望远镜这些年传回的信息无不证明，至少在太阳系的几大行星上，几乎无一不是遍布嶙峋的岩石与粗细大小不等的沙砾，轮式滚动工具在这样浩淼未知的外星际探测，必定举步维艰。一旦翻车或被卡在缝隙，就极有可能无力回天，一命呜呼。数十亿美元的项目支出，难道只能得到这样的结果吗？
美国宇航局的专家当然知道目前太空探测车所存在的种种缺陷，但毕竟这是潜心研究数十年的果实，对于他们而言，另觅它途，重起炉灶就显得比较困难了。
令人欣慰的是，美国宇航局几位不同领域的首席科学家，已于近日向富尔发出了邀请，希望与他就太空探测车的改进问题当面讨论。当然，他们实际上更期待的是让“埃瑞尔”能够在内华达州的火星模拟场进行行走验证。对于他们而言，当然希望有一个比轮式滚动车更好的选择。
作者：船舷
来源：《科学24小时》
