早期的火星探测车只有比遥控汽车稍微高级一点的智能。美国宇航局的“好奇号”探测车稍微进化了一些:它可以自行绕过简单的障碍物,并发现沙尘暴。
对土星的卫星泰坦星进行机器人探索需要更多的智能。泰坦星是太阳系中除地球外最活跃的环境之一,拥有甲烷潮汐海、风暴大气和可能存在的冰火山。2005年,欧洲航天局的惠更斯探测器在泰坦星的一个海滩上着陆,并传输了90分钟关于周围环境的数据;从那时起,科学家们一直渴望派遣另一个具有更强持久力的探测器。但是,由于从地球到泰坦星的通信需要数小时,机器人必须自行解决问题。如果它在甲烷海中漂浮了几个月,最终接近海岸,它必须开始拍摄新出现的陆地照片。美国宇航局智能机器人小组的工程师特雷·史密斯说,如果一只甲烷生物章鱼游过,它必须注意到。他只是在开玩笑。
为了制造一个足够智能的机器人前往泰坦星,史密斯和其他工程师和科学家组成了一个团队,本月在智利安第斯山脉高处的一个偏远湖泊度过了三个星期。他们正在进行行星湖泊着陆器的现场测试,这是一个漂浮式太空探测器的早期原型,它可以注意到游过的章鱼等等。
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由于地球上没有碳氢化合物海,来自美国宇航局艾姆斯研究中心和位于加利福尼亚州山景城的搜寻地外文明(SETI)研究所的研究人员选择在正在消失的埃乔伦冰川下的一个湖泊上测试他们的探测器,这是一个理想的环境,用于测试必须注意到突发和微妙环境变化的技术。
自 2011 年以来,该机器人一直在探索该湖泊,其制造者定期访问和升级,使其变得越来越聪明。8 月,该团队赋予了机器人收集和传输气象数据的能力。从那时起,该团队收到了来自湖泊着陆器的六封电子邮件,每封邮件都准确地宣布了湖泊上的风暴。在其中一个案例中,机器人发送的随附照片显示其相机被雪覆盖。
“我的同事在 Facebook 上发帖说他刚刚向好奇号发送了当天的指令,我写道,‘我的机器人比你的聪明——他是给我发电子邮件的人!’”SETI 研究所的首席研究员纳塔莉·卡布罗尔说,“我们会阻止它撰写我们的论文。”
湖泊着陆器在撰写科学研究之前还有很长的路要走,但它已经掌握了一些自适应科学技术。它学会了注意到环境中的不规则现象,并将其仪器对准这些异常现象。它进行简单的数据分析,并只向科学家发送最有趣的信息。
在泰坦星上,选择性传输数据至关重要。美国宇航局机器人专家利亚姆·彼得森说,从泰坦星向地球发送一位信息大约需要一焦耳的能量。按照这个速度,发送一张压缩的黑白图像就需要相当于一个 D 型电池的能量。因此,在泰坦星上的探测器必须吝啬它发送的内容,并且必须根据它对环境的了解智能地压缩信息,史密斯说。
这些技术在地球上也有应用。例如,选择性数据捕获和传输可以用于监测海洋化学的探测器,或者用于扫描天空并在发现脉冲星、类星体、超新星或小行星时发送警报的望远镜。
“我不知道我们是否比恐龙聪明,但我们拥有的技术比它们多,”卡布罗尔说。“如果我们想继续在这个星球上生存下去,我们就必须更好地监测我们的环境。”
在为未来泰坦星任务奠定基础的同时,行星湖泊着陆器的技术也在监测埃乔伦冰川的迅速衰退,埃乔伦冰川是气候变化的受害者,其残余物在湖面以上 1000 英尺处覆盖着锯齿状的山脊。在团队最近的访问中,骡子从附近的土路上驮来了设备。雷声经常从附近云雾缭绕的火山中传来,暂时淹没了使营地活跃起来的一系列小型发电机。否则,人类唯一的可见痕迹就是钴蓝色湖泊中倒映的金丝雀黄色机器人。
11 月,美国宇航局行星探索天体生物学科学技术计划通知卡布罗尔的团队,湖泊着陆器项目已延长一年。科学家们计划利用这段时间推进自适应科学系统。然而,无论他们取得什么进展,机器人访问泰坦星最大海洋的窗口即将关闭。
2012 年,一项将探测器投入泰坦星利吉亚海的提案在 NASA 的资金竞标中以微弱劣势输给了 2016 年的火星着陆器任务。泰坦海探测器仍在寻求资金,但如果今年没有获得资金,那就太晚了——如果它希望在极地地区于 2025 年失去与地球的直接通信之前到达泰坦星,则必须在 2016 年发射。它将直到 2040 年才能恢复联系。
卡布罗尔说,等待 15 年才能探索泰坦星的海洋将是一件憾事,因为它们可能存在生命。她承认,生命可能不存在于富含甲烷的世界中,但你永远不知道。“甲烷对生命有其问题,但话虽如此,这可能只是因为我们的智力有限,”她说。“如果我必须打赌,我会赌这个。”