探测车技术获新突破!ERNEST自主穿越荒漠,打破行星探测旧边界?
发布时间:2026-06-25 02:48 浏览量:2
2026年3月,美国加州科罗拉多沙漠,一辆仅四英尺长的小型探测车在没有人类直接操控的情况下,用37小时独立穿越了16英里的崎岖地形。
这个数字听上去不算惊人,但放在太空探测的语境里,意义截然不同。好奇号和毅力号这两辆NASA的明星火星车,日均行驶距离不到200米,速度约为每小时0.06英里。而这辆名为ERNEST的原型探测车,行驶速度是它们的整整十倍。
ERNEST的全称是"用于导航极端倾斜地形的探索漫游车",光看名字就知道,它生来就是为了去别的探测车不敢去的地方。
过去三十年,NASA的火星探测车清一色采用"摇臂式悬架"设计,六个车轮通过被动机械结构应对起伏地形,这套系统经过了无数次任务的验证,堪称经典。但"经典"也意味着边界:遇到过于陡峭的斜坡、过于复杂的碎石地带,摇臂式悬架就无能为力了,任务规划者不得不在地图上圈出一片片"禁区",那里也许藏着最有科学价值的地质线索,却永远无法触及。
ERNEST要做的,就是打破这些禁区。
它采用四轮设计,配备新型主动悬架系统,可以实时调配四个车轮之间的重量分配,而非被动地平均分摊。更关键的是,它能在三种不同的行进模式之间自主切换:遇到平坦路面,系统切换为节能的被动悬挂模式保存电力;遇到障碍物,它可以像虫子一样蠕动爬越;遇到侧面地形,每个车轮可以独立铰接,让整辆车横向平移通过。网状金属轮的设计也让它在月壤和沙石地面上获得了优异的抓地力。
JPL首席技术专家哈里·纳亚尔将这套系统的价值概括得十分直接:"在行星表面机器人移动设计方面,我们能做得更好。过去三十年的研究积累,远不止于此。"
速度和机动性只是ERNEST的一半,另一半更接近科幻:自主决策能力。
现有的火星探测车高度依赖地球指令,每发一条指令,要等信号往返几十分钟,效率极低。ERNEST的设计目标是让探测车能够独立地完成长距离科学任务,实时判断地形、选择路线、切换悬挂模式,无需人类在每一步介入。
为了实现这一点,JPL的工程师引入了强化学习技术,这是当下人工智能领域最活跃的方向之一。研究人员在计算机中构建了高精度的虚拟测试环境,同时运行数百个训练实例,让模型与模拟地形反复交互,在数月内积累相当于现实世界数年的经验。等到ERNEST进行真实野外测试时,它已经"见过"无数种地形组合,能够从容应对。
今年3月在科罗拉多沙漠的那次16英里测试,就是检验这套系统的关键考场。工程师们甚至在一天中不同时段进行测试,包括深夜和黎明,专门验证黑暗和阴影条件下自主系统是否依然可靠。结果令团队满意。
JPL首席技术专家伊莎·内斯纳斯在测试总结中说:"这项测试帮助我们改进了移动硬件和自主软件,以便在月球各种地形和光照条件下进行超远距离导航。"
ERNEST目前的原型尺寸不到最终成品预期的一半,自2022年项目启动以来,这已是第三代原型。前两代只有两英尺长,主要用于测试斜坡抓地力,现款原型则在2024年9月完工,正式踏上野外测试征程。
按照NASA的计划,未来的月球任务将需要探测车在更短时间内跨越更大范围,人类重返月球后,科学任务的密度和复杂程度将远超以往的机器人使命。ERNEST所代表的技术路线,或许就是未来十年星球探测的核心范式,一个能思考、能判断、能在人类尚未踏足的山坡上独自前行的机器同伴。