蒸汽朋克漫游者概念可以帮助探索金星

作为维纳斯并不容易。尽管我们的姊妹世界与地球大小几乎相同，但它却受到令人窒息的温室效应的影响，表面覆盖着永久性的硫酸云，并且平均温度足以熔化铅。在这种情况下，大多数数字设备将被迅速销毁，这使得计划能够长期生存的机器人漫游车成为一个挑战。

因此，加州NASA喷气推进实验室的机电工程师Jonathan Sauder认为，为什么不进行模拟？

由高温钢和钛制成的机械自动机可以完全绕过金星的炎热地形，而不是完全依靠最先进的组件，而是利用发条传感器避免障碍物，同时收集风能并将其存储在风中春天。虽然这听起来像是维多利亚时代人探索太阳系的一些复古的科幻小说的基础，但现代的沙特构想的基本版本正在构建和测试中。

自人类首次降落到距离地球最近的星球以来已有50年了-苏联的Venera 7任务于1970年12月15日降落，距此，距离任何一家航天局都已经接近金星表面已有几十年了。但是，在金星的大气层中对磷化氢气体（一种由活生物体产生的分子）的有争议的检测，引起了人们对缺乏有关我们奇怪的同胞数据的关注。为了了解其他恒星周围行星的可居住性的局限性，研究人员需要新的探测器来解释为什么金星最终与我们的星球截然不同。可以想象，诸如自动机漫游车之类的创新概念将成为我们未来计划的一部分。

Sauder大约在五年前在JPL的一次咖啡休息期间就想到了这种野生机器的想法，当时他和他的同事围坐在一起讨论新颖的行星探险家，巴贝奇（Babbage）的Difference Engine等机械计算机，以及荷兰人的旋转式Strandbeest创作艺术家Theo Jansen。 “我们说：‘如果您摆脱了所有电子设备该怎么办？如果您执行蒸汽朋克任务该怎么办？’”索德回忆道。

Sauder年轻而热情，说话一分钟一分钟，似乎大脑的动作速度比他说话快了几个档次。在他的网站上，他使用80年代的电视节目MacGyver描述了他的职业经历，并写了关于如何利用适应能力和机智来克服困难的问题。他和他的合著者在2016年首次获得了来自NASA创新高级概念（NIAC）计划开发钟表漫游者建议的资金，该计划孕育了非常规思维。

该团队最初被命名为极限环境自动流浪者（AREE），但该计划仍在制定中，最新的原型是大约四分之一大小的模型，该模型最近在NASA舱内测试了避障和内部齿轮装置，模拟了金星的恶劣条件。燃烧室的高温氧化了机器人的钢架，使它充满了磨光的橙棕色，并改善了蒸汽朋克的外观。然而，这种小巧的机器人在不折不扣的情况下进行了艰苦的尝试。

像这样的实际漫游车至少要十年才能准备飞行。但是，索德说，对于行星飞行任务，建议和使用之间的跨度是相当标准的。金星漫游者目前的其他想法都以2040年代为目标，并且需要改进高温数字组件，因此索德觉得自己的项目很有竞争力。他说：“我们今天所做的工作适用于许多潜在的金星漫游者任务，甚至可能依赖于高温电子学的进一步发展。”

机器人在维纳斯表面上生存所面临的许多问题之一是缺乏良好的电源。云层限制了太阳能电池的使用，核反应堆需要处理废热，而当周围空气接近华氏900度时，这很难做到。尽管平均风速为每小时2.2英里，但浓厚的大气层仍可以向风车的叶片施加很大的力。使用这种涡轮机直接运行流动站的齿轮，或在弹簧中存储一些动力，比将其送入发电机产生电能然后移动电动机要有效得多。

JPL团队为AREE设计的原始设计是100％非电子化。虽然我们将它们视为低技术含量，但模拟设备已有悠久而复杂的历史。希腊的Antikythera机制是一台具有2000年历史的计算机，可以计算天空中物体的位置，而18世纪的瑞士制表师Pierre Jaquet-Droz则制造了可以写书法，画肖像和演奏风琴的玩偶。直到2002年，俄罗斯工程师一直使用称为Globus仪器的机械计算机进行太空任务导航。

Sauder和他的工程师首先考虑了可以使用基本物理特性（例如热膨胀系数，机械地震仪）来测量温度和压力的仪器，甚至将其数据记录在可以随气球升空到轨道飞行器的黄金记录上。 （他总结道：“鲁伯·戈德堡（Rube Goldberg）太多了。”）他们让詹森飞往加利福尼亚，为一个蜘蛛腿的步行机器人咨询，尽管这位艺术家告诉他们，他的Strandbeestes在不平坦的海滩上往往会失败。但是最终，现实介入了。在俄亥俄国家航空航天局格伦研究中心开发的高温电子设备能够完成比小组预期的更好的测量，击败了机械仪器可以做的任何事情。

一个仍然落后的领域是开发不会融化我们姊妹世界的相机。火星漫游者在其避障程序中使用了详细的图像处理功能，但由于无法拍摄高质量的照片，因此很难适应金星。因此，JPL工程师目前正在开发一种称为混合动力自动流浪者维纳斯（HAR-V或Har-vee）的概念，该概念本质上是一种风力驱动的轮式移动平台，能够将敏感的电子设备运输多达120天。就像小船一样，它可以随风“航行”并跟随微风航行。

这样的系统可以绕着第一个人造物体绕行，到达维纳斯大金星，即维纳拉7号。在对较脆弱的着陆器进行的最初几次尝试都惨败之后，苏联工程师意识到地球的邪恶双生子有表面压力可以压碎潜艇，因此，他们大规模地过度建造了下一个探测。 “这基本上是一英寸厚的钛球，”计算机程序员和俄罗斯金星探索的历史学家Don P. Mitchell说。 “他们就像：‘这次，该死，我们要浮出水面。’”

米切尔（Mitchell）是太空时代的孩子，在成长过程中看到了Venera计划的低质量图像，“看起来像是从报纸上拍摄的。”在2000年，一位朋友向他展示了Venera 9的电影录音，他意识到探针实际上非常强大。通过与前苏联科学家取得联系，他从任务中获取了原始数据，并亲自对其进行处理以生成奇妙的图片，这些图片现在可以在他的网站上找到。

Venera 7没有任何摄像头，仅取得了部分成功。在人类第一次在太阳系中的另一颗行星上进行软着陆之后，它倾翻了，使天线未对准。负责在不同仪器之间切换的部件发生故障，因此，性能差的探头只会不断地不断传回温度读数。它的电池在23分钟后失效。

在也许是有史以来最冷战的故事中，米切尔回忆起着陆器着陆后不久，CIA特工将第一位获得Venera 7数据的NASA科学家约翰·埃德加·安斯沃思（John Edgar Ainsworth）交给了情报。美国情报界使用埃塞俄比亚的射电望远镜截获了苏联机器人的信号。 “有人给[Ainsworth]一个信封，说：“我不能告诉你这是哪里来的。”那是Venera的数据，” Mitchell说。以此为基础，这位美国研究人员合着了一篇论文，探讨了探测器在颠簸的金星大气中的下降情况。

俄罗斯在随后的Venera探测方面取得了更大的成功，该探测发回了迄今为止我们迄今仅有的金星表面的照片和测量数据。此后，美国宇航局，欧洲航天局（ESA）和日本宇航局（JAXA）都在隔壁的行星上运行，但在31年内没有专门的任务从美国土壤向金星发射。那可能很快就会改变。北卡罗莱纳州立大学的行星科学家，自称金星的传播者保罗·伯恩说：“我们可能正处于金星探索新时代的风口浪尖。”伯恩（Byrne）知识渊博，善于交际，是帮助将指控带回到我们姊妹世界的众多研究人员之一。

天文学家已经在其他恒星周围发现了成千上万个行星，这些行星的大小与地球大致相同，它们位于液体表面存在的正确位置。尽管科学家长期以来一直认为金星离太阳太近以至于无法居住，但新模型提出，该行星可能拥有近30亿年的海洋，而其他数据表明，金星在今天仍可能处于构造活跃状态。在过去的某个时候，可能发生一系列大规模的火山爆炸或放气事件，将二氧化碳倾倒入大气中，使其无法调节温度并创造了目前的地狱环境。 “如果这是真的，并且金星是由于偶然的巧合而不是因为太阳而毁了，那么我们也许可以观察更靠近其父系统的世界，” Byrne说。

关于我们同胞的其他未解决问题列表包括：大气的确切组成，其表面上类似大陆的大大陆的性质，其核心发生了什么，以及由什么构成了吸收其上部紫外线的神秘物质？云层。本质上，科学家希望从上至下，从内到外，以及从遥远的过去到现代研究金星。 “我们需要一个研究计划来了解地球，”伯恩说。 “没有一两个或五个任务可以回答所有这些问题。”

今年早些时候关于磷化氢检测的要求使维纳斯备受关注。尽管调查结果受到质疑，但对原始读数的重新分析仍然显示出神秘气体的存在。目前尚不清楚事情最终将如何解决，但这场辩论对维纳斯公关产生了推动作用，世界各地航天局的官员正在认真考虑下一步的行动。

美国宇航局在绘图板上有两个金星提案，分别是VERITAS和DAVINCI +，它们可能在本十年的某个时候发射，以分别绘制表面图和详细研究大气。预计将于4月份决定是否乘飞机。欧洲和印度的太空机构也正在开发新的轨道飞行器任务，俄罗斯正在对其Venera D探测器进行研究，伯恩称其为“韦内拉：续集：这次是个人的”。至于JPL团队的开箱即用的自动机漫游车概念，Byrne对此表示赞赏，同时指出这是一个未来的想法。他说：“无疑，这种思想是我们克服一些深远问题所需要的，这就是金星是一个学习场所的绝对混蛋。”

今年早些时候，JPL团队举行了一项竞赛，要求人们提出创新的非电子机制，这些机制可以从漫游者身上脱颖而出，帮助其避免岩石和坑洼。众包挑战赛收到了来自世界各地的车库发明家，制表师，科幻小说家和修补匠的意见书。第一名和15,000美元的奖金分配给了埃及建筑师和产品设计师Youssef Ghali，他设计了小轮式触觉器，使机器人具有虫子般的外观，并告诉机器人在碰到大石头或深裂缝时要靠后备。拉脱维亚团队通过构建带有齿轮传感器的完整模型并进行拍摄，赢得了“最佳原型”奖。第一次在凌晨1点观看视频时，Sauder情绪激动。他说：“这几乎让我哭了。”

对Sauder而言，这种愿景的力量在于，它们可以捕捉人们的想象力，并使他们将我们的兄弟星球视为值得了解的地方。他说：“我们是联邦政府资助的组织。” “当人们对金星感到兴奋时，这最终将使国会和公众说，‘让我们派遣更多的任务来帮助我们了解这个神秘的星球。’”

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