导读 各种形式的跳跃机器人已逐渐投入开发，用于不同的太空探索任务。我们已经报道过它们在小行星甚至我们自己的月球上的应用。但 2018 年由美...

各种形式的跳跃机器人已逐渐投入开发，用于不同的太空探索任务。我们已经报道过它们在小行星甚至我们自己的月球上的应用。但 2018 年由美国宇航局先进概念研究所 (NIAC) 资助的一项研究计划前往一种跳跃可能没有那么明显优势的世界——木卫二。

这项任务由美国宇航局喷气推进实验室、普渡大学和 Honeybee Robotics 的工程师开发，被称为蒸汽推进海洋世界自主回收机器人(SPARROW)。它的大小和形状与足球差不多，在球形外壳内装有逻辑、动力和控制系统。

然而，SPARROW 无法独立运行。它需要着陆器将其放置在火星表面，并充当加油和样品收集的储存基地。木卫二快船是 NASA 目前计划前往这颗冰冷卫星的唯一任务，它本来可以搭载木卫二，但由于没有着陆器，SPARROW 并不适合搭载它。

然而，跳跃机器人本身非常适合木卫二的环境。它的设计者打算让它“不受地形影响”，这意味着它甚至可以穿越这颗冰冷卫星可能遇到的最恶劣的地形。这些地形包括冰块，这些冰块可能高达数米，地面机器人很难穿越。

SPARROW 可以飞越这些区域，收集有趣的样本，然后返回着陆器加油并存放样本。然后，它可以再次朝不同的方向飞行。为了模拟这个系统架构，JPL 团队在第一阶段尝试确定机器人的最佳推进系统，并为飞行模拟控制算法。

首先，让我们来谈谈推进系统。SPARROW 的着陆器必须从月球表面开采冰，然后加热并将其储存为水。当 SPARROW 着陆返回时，它将使用水来补充燃料。

研究中考虑了五种不同的推进方法。不过，最好的方法还是“热水推进器”，SPARROW 会在内部加热着陆器提供的水，然后以一股推进力将水喷出，从而将机器人从地面发射出去。

正如弗雷泽所解释的那样，探索木卫二的表面只是其奥秘的一部分。

论文的第二个主要部分是控制推进力。轨迹校正对于任务成功至关重要，但在这种情况下，设计人员认为，无论机器人最终到达何处，它都能够收集样本并返回着陆器。这是由于其万向节设计，即使在冰冻表面上弹跳一段时间后，机器人仍能始终保持正确的方向。

不过，在任务准备就绪之前，还有很多工作要做。其中最紧迫的问题是如何防止机器人推进喷嘴和整个结构笼中结冰。如果结冰严重，这种堵塞很容易扰乱任何现有的轨迹计算，理论上会完全阻止料斗移动。

然而，目前还没有计划解决这些问题，因为该项目尚未获得 NIAC 的第二阶段资金，而且工作似乎已停滞不前。该项目的主要研究员 Gareth Meirion-Griffith 博士已离开 JPL，前往柯林斯航空航天公司工作。即便如此，有朝一日，作者的想法可能会被整合到木卫二登陆器任务中——我们只能拭目以待。