事实证明,潜艇在太空探索领域可能拥有广阔的前景。

木星卫星欧罗巴和土星卫星土卫二的地下海洋也许是太阳系中寻找外星生命最诱人的地方。但这些水体遥不可及,位于数亿公里之外,位于厚厚的冰壳之下。

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现在,欧洲的一项合作旨在利用南极洲作为试验场,突破未来探索冰冷卫星及其水域的一些技术和物理障碍。

TRIPLE-nanoAUV 2项目(TRIPLE代表“快速穿透冰层和冰下湖探索技术”,而AUV意味着“自主水下航行器”)正在建造可以融化冰层然后释放微型潜艇来探索黑暗的技术。

纳米 AUV 非常小,长50 厘米,直径10 厘米。可以容纳在融冰探测器中。这些将得到发射和回收系统(LRS)的支持,该系统将充当 AUV 的水下对接站,使它们能够传输收集到的数据并为电池充电。

该项目由德国不来梅大学海洋环境科学中心(MARUM)协调。TRIPLE 项目(包括 TRIPLE-GNC 和 TRIPLE-LifeDetect)的整体协调由德国航天局 DLR 进行,作为其探索者计划的一部分。

TRIPLE将于 2026 年春季在诺伊迈尔 III 站附近的南极冰架下进行实地试验进行组合和联合测试。

这些测试本身将令人兴奋,因为人们认为南极洲大陆冰下的冰下湖泊中存在未知的生态系统。

进入这些被高达4,000 米冰层覆盖的水体是一项巨大的挑战,但它也证明了未来有冰层覆盖的星球生命搜寻任务的绝佳技术试验场。

MARUM 项目负责人 Ralf Bachmayer 在一份声明中表示:“这种纳米潜艇可以帮助人们更好地全面了解海洋生态系统。 ”

“新的自主系统是独一无二的,应该能够在未来研究木星卫星欧罗巴和土星卫星土卫二冰面下方的液态水海洋。小型化是其开发的主要挑战,探测器决定了整体尺寸。此外,所有部件都必须能够承受水下的高压。”

探索木卫二或土卫二将带来一系列严峻的挑战。这些来自目的地的极端温度、辐射和其他环境条件、通信、能源以及星球本身的巨大未知。然而,TRIPLE 将是一个开始。

首席工程师塞巴斯蒂安·梅克尔解释说:“我们的目标是在 DLR Explorer 计划中获得可用于可能的国际太空任务的专业知识。”

“首次现场测试将在厚度为 100 米的冰层中部署集成有 nanoAUV 的融化探测器,作为有效载荷。此外,与大型自动驾驶车辆相比,nanoAUV 驱动不足,这意味着它的机动性有限。这需要TRIPLE-GNC 和 TRIPLE-LifeDetect 的极高可靠性和密切协调。”

NASA 目前正准备将其欧罗巴快船轨道飞行器发送至木星系统,计划于 2024 年 10 月发射。该任务将为我们对这个冰冷世界的了解提供宝贵的推动力,但未来的任务,可能包括 AUV 等系统,将极大地促进我们对这个冰冷世界的了解。需要了解更深层次的奥秘。

在未来的任务中,自主水下航行器(AUV)的冰下探测将是一个重要的研究方向。这些纳米潜艇的探索可以帮助科学家们更好地了解被冰层覆盖的海洋生态系统,并探索可能存在外星生命的太阳系中的遥远卫星。

要实现这些梦想,必须先解决一些技术难题。 其中之一就是如何建造能够在冰下行驶的自主水下航行器由。这些潜艇需要在高压和水流的环境下工作,因此需要一种特殊的材料和设计来保证它们的稳定性和机动性。科学家们正在研究一种新型的超材料,这种材料具有高强度和轻量化的特点,可以帮助潜艇在冰下行驶得更快、更远。

另一个难题是通信问题。在冰下环境中,潜艇与地面控制人员之间的通信将会变得非常困难。为了解决这个问题,科学家们正在研究一种新的通信技术,利用声波在冰层中传播信息。这种技术被称为冰下声波通信(ICAN),它将帮助科学家们更好地了解潜艇周围的环境,同时还可以帮助潜艇在未知的环境中自我导航。

最后一个难题是如何处理收集到的数据。由于潜艇在冰下工作,无法直接将数据传输到地面控制人员,因此需要一种新的数据处理和分析技术。科学家们正在研究一种基于人工智能的数据处理和分析技术,可以帮助他们更快地处理潜艇收集的大量数据,并从中提取有价值的信息。

综上所述,自主水下航行器的冰下探测是一项充满挑战的任务,但它对于未来的太空探索具有重要意义。随着科学技术的不断进步,相信未来会有越来越多的科学家和工程师们能够为这个领域做出更大的贡献,探索太阳系中更多未知的奥秘。