美計劃用潛水機器人來探測太空

　 近4年來，比爾-斯通比先前任何洞穴探查者都要深入地下得多。一直以來，他總是夢想著去外太空。為此，他計劃讓一個世界最先進的水下機器人深入地球最深的洞穴去。如果一切順利，這會幫助他登上月球。
美國宇航局希望有一天能使用像比爾-斯通的深井熱量探測器(DepthX)那樣的機器人去探測木衛二——木星的一個結冰的衛星，也是我們太陽系中能維持生命存在的最可能的地方。當身處黑暗、陰冷和潮濕的環境時；當他在地表下4000英尺的洞穴中時；當巖石團團圍住他時，比爾-斯通老是做太空夢。他看到了的衛星木衛二上遼闊的冰面和一道道的冰峰。他看到自己駕駛漫游者號從焦油般陰森的月面環形山，來到山邊上進行日光浴。
比爾-斯通不是宇航員，而是世界上最著名的洞穴探險家。在美國國家地理學協會這樣的單位的資助下，他率領一個龐大的國際小組，進行了50多次重大的探險活動，并發明了眾多潛水設備和漫游機器人來探索那些地球上最深處的、最危險的洞穴。在探險中，沒有人能勝過他，這讓他有些沾沾自喜。對斯通來說，洞穴是試驗場，只是為探測和移民太空、甚至在月球上建立永久個人基地作準備。
他認為這是宿命?；蛟S應該選擇另一個更加合適的詞：著迷、錯覺或幻想。斯通既沒有巨額財產，也沒有皇親國戚的政治背景。他是一個工程師，開一家叫“斯通航空”的小公司。至今，他花了近三十年時間在航空邊緣產業上，以證明洞穴是地球上用于太空探測的最好訓練場所。在美國宇航局500萬美元的資助下，他正在開發一個叫DepthX的機器人，這將是最先進的水下自治交通工具。像它的發明者一樣，DepthX也是一個洞穴探測者，能在充滿障礙的艱苦環境下前進。如果順利，它將被派往木星的衛星木衛二，到這個衛星冰凍地面以下10公里處的海洋進行探測工作，尋找微生物。
DepthX的首場試驗將在二月于墨西哥西斯特馬-扎查頓洞穴下進行。扎查頓是世界最深的神秘的灰巖坑，有毒的熱水不斷地從洞穴下面排放出來，想深入到這個洞穴50米以下對人類來說是不可能的，只能派機器人去。為讓斯通以后有機會實現其太空夢想，他得給新一代的有錢的太空迷捐資者留下好印象。像個巨大的橙色眼球
在德州奧斯丁的政府安全測試工廠里，這個圓形機器人漂浮在測試池子中間，像一個橙色眼球走進了巨大一池烈酒中。池子金屬欄桿邊上的平臺上有一個拖車辦公室，可以觀察其測試情況。一個人的聲音從里面傳出來，他說：“時間到了。”橙色機器人大約7英尺寬，優美地旋轉著，像鯨躍似地躍出水面，發出嘶嘶聲，然后落到了水下面。
這是10月底，我來到奧斯丁的應用研究實驗室，觀看DepthX去往扎查頓洞穴前最后的池子測試。斯通航空公司實驗室經理約翰-克爾專攻自治交通工具，生命支持設備和激光聲納成像儀。克爾與卡內基-梅隆大學的機器人專家喬治-康德和多米尼克-約納克，還有美國科羅拉多州大學的生物學家約翰-西皮爾組成了一個小組，他們行事低調，但一幅緊張工作的樣子。如果DepthX出錯，會損壞它自己還有數百萬美元的測試池。如果測試順利，此小組將向自治機器人的目標更加接近。但DepthX的最終目標是完全自治。
在拖車辦公室，康德掃視電腦，監視機器人的表現，而克爾站在外面看著DepthX。機器人的導航系統正在進行測試，它慢慢探索深大約10英尺的方形池子。機動操作更加精確，但顯然這不完美。
大體上看，DepthX是一個巨大眼球。鑲有一圈傳感器，共54個，它從每秒發出的數千個聲納中收集數據，構建斯通所謂的周圍環境的“高密集圖”。通過使用慣性制導器、加速計、深度量表和其它傳感器來精確測定位置，機器人不僅能繪制環境的三維圖像，還知道其所處位置在哪里。總之，這些功能就是所說的同步定位與繪圖(SLAM)。
在11月初進行的測試中，DepthX的導航能力，即SLAM在此測試池里進行了評估。結果讓斯通非?？春盟陌l明。康德說：“這是首個全三維SLAM水下機器人?！笔聦嵣?，它是所有環境下的首個全三維SLAM機器人。由于DepthX可能遭遇任一方向的障礙，因此它的視野很好，四面八方都看見。
此機器人的前任是斯通發明的泉水湖繪圖機，安裝在魚雷形的推進器上，由潛水員操縱。20世紀90年代，他用它繪制了美國泉水湖幾千英尺的通路圖，制造世界第一個數字三維洞穴圖。而DepthX要比它先進復雜得多，雖然根本目標是一樣，但DepthX得獨自深入1000英尺深的扎查頓洞穴中。另辟蹊徑探索太空
斯通總想去太空。他說：“我特別想當宇航員。為此我獲得了結構工程學博士學位?！?989年，機會來了，他成了1萬名選手中選出的60位決賽選手之一，將去美國宇航局總部加入宇航員部隊。據斯通回憶，其身體、精神和情感檢測都優秀，幾天后，他被召集去會議室，高級宇航員對他進行關鍵的面試?；卮鹚麄兊膸讉€簡單問題后，航天飛機老兵蓋伊-布魯佛德問斯通生命中是否有什么遺憾。他說他沒有。布魯佛德再問了一遍，他說：“我的財政狀況。我需要大約20億美元。”“你用它來干什么？”布魯佛德懷疑地問。斯通回答說：“我要在月球建立一支私人探險隊。”
10年過去后，斯通讓自己成為了太空專家。他的工作是在美國國家標準技術協會當自動控制專家，但他在業余時間發表有關生命支持、火箭推進和太空船設計的科學著作。他的技術天才和太空嗜好眾所周知，1982年，他被選為國會委員，負責評估現有空間站計劃，之后，他成了另一聯邦政府的委員，用5年時間來開發自己的東西。盡管如此，在加入宇航員之前，他的評價是傲慢自大，缺乏克制，因此沒有當成宇航員。回家后，斯通覺得美國宇航局的探險沒點生氣，還不如自己干。于是，他另辟蹊徑來探索遙遠太空。 目標地——木衛二
自從航行者1號于1979年探測木星之后，行星科學家就急于知道此氣體星球的衛星——木衛二是否有生命。雖然木衛二寒冷，覆蓋著高達6英里厚的冰，但許多天體生物學家認為，其下面流動的海洋可能超過地球上的海洋，是太陽系中最可能存在生命的地方，斯通的DepthX能提供探索它的辦法。
雖然美國宇航局還沒有正式計劃去木衛二，但局里的科學家草擬一個包括大致三階段任務的太空船。第一階段是著陸木衛二表面，釋放第二階段任務——像鉛錘似的機器人。在其頂端的小核反應堆的發熱下，機器人熔化數英里的冰層。一旦到達海洋，就釋放第三階段任務——DepthX機器人。
斯通解釋說，此后，機器人將小心進入到之前沒人去過的地方。在鉛錘機器人當作總部的情況下，DepthX小心地來回出擊，偶爾能走幾百英尺，繪制未知世界，并使用視覺和化學監視系統來搜尋生命信號。它會定時回到總部，給地球打電話，告訴家里想要的信息。
在測試池里測試時，我特意看了DepthX是如何進行搜尋的。機器人靠近墻，小組稱此為“親近行動”。碰到危險地方時，機器人會適當停下，然后向安全方向沿著壁繼續前進。從機器人橢圓體伸出的探針將從洞穴壁上取下三分之一厘米大的圓形樣本，之后可對樣本進行實驗分析。無論是地球還是木衛二的未探測環境，都可能發現新的生命。
去年11月，斯通到了華盛頓，向美國宇航局展示新版DepthX，并在海軍研究室召開了相關會議。美國海軍對在陸地和太空中都能無人駕駛的這一機器的巨大成功很感興趣。