NASA 反璞歸真，取機械和摩斯密碼智慧打造金星探測器

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2019-08-23

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和充滿希望的火星、土星相比，金星就像一個不歡迎人類前往的酷熱煉獄，過去寥寥數台造訪金星的太空探測器，有的還沒碰到它就魂飛魄散，有的就算成功撲到它懷裡，也頂多只撐了 2 小時。現在，NASA 反璞歸真，從機械電腦（Mechanical computer）和摩斯電碼（Morse code）等舊技術取得靈感，準備打造一台可於金星地表撐過一年半載的機械型機器人「AREE」。

儘管金星和羅馬神話中的愛神維納斯同名，也是個有毒的維納斯。金星表面被一層濃雲包圍，組成濃雲的成分是有劇烈腐蝕作用的濃硫酸和少量鹽酸、氫氟酸。到目前為止，還沒有任何探測器可長時間承受金星表面的極端條件，保持最長紀錄的是蘇聯於 1981 年發射的「金星 13 號」，它在金星表面 90 大氣壓、攝氏 457 度的狀態下運作了 127 分鐘。

蘇聯對金星探測的貢獻最大

金星雖然是地球的姊妹星，但直到 20 世紀晚期，美國與蘇聯才開始有一系列將太空探測器送往金星的計劃。最早對金星發射探測器的是蘇聯，於 1961 年發射了「金星 1 號」探測器，但卻在發射 10 天後通信中斷，無法得到探測結果；1962 年美國發射「水手 2 號」飛越金星後，以微波和紅外線進行探測並拍攝圖像，人類始知道金星的表面溫度非常熾熱，約攝氏 462 度，足以熔化金屬鉛。

1965 年蘇聯發射「金星 3 號」，是第一台成功登陸金星的探測器，但通訊系統在可以傳回任何數據之前便失效；直到 1970 年，能抗高壓並配有較小降落傘的「金星 7 號」在金星表面著陸，傳回微弱訊號。

此後，蘇聯又相繼發射了 9 個金星計畫的探測器，1975 年發射的「金星 9 號」是第一台成功環繞金星、第一台成功從金星表面傳回科學數據的探測器，它配備的循環冷卻系統使其得以在金星表面運作 53 分鐘，測量到金星的雲層分布約 30~40 公里厚，高度約 30~35 公里；雲的成分包括鹽酸、氫氟酸、碘、溴等化學物質；表面大氣壓力約 90 大氣壓；溫度約攝氏 485 度。

而「金星 9 號」也是第一個傳回黑白影像的探測器，它顯出金星表面並無明顯灰塵，布滿 30~40 公分不受侵蝕的岩石，人類終於一窺維納斯容顏；到了 1978 年，美國的「先鋒金星號」以雷達訊號穿透雲層，製作出第一幅詳細的金星地圖；1989 年發射的「麥哲倫金星探測器」獲得 98% 金星地表資料，繪出前所未有的立體地圖，讓人類知道金星地形主要由火山活動形成，金星有 167 座火山比地球最大的火山還要巨大，且至今都很活躍。

這些探測器都配備高級又複雜的電子設備，但終究在高溫下熔化或被輻射破壞、被大氣中的硫酸腐蝕。為了打破這項侷限，NASA 噴氣推進實驗室工程師喬納森·索德（Jacathan Sauder）反向思考，既然電子設備無法存活，何不改用機械動力和摩斯密碼來進行行動計算？於是幾乎完全依賴機械系統而非電子設備的極限環境自動探測機「AREE」（Automaton Rover for Extreme Environments）由此誕生。

▲ AREE 設計原理圖。（Source：NASA）

AREE 將藉由風力渦輪機驅動前進動力，並利用坦克履帶移動。而沒有電子設備，該如何將科學數據傳出去？工程師說，可以借用另一項古老技術摩斯密碼（Morse code）的智慧。AREE 的雷達反射活塞會上下移動，將收集到的地表數據「打成」摩斯密碼，中繼太空探測器再從遠方軌道讀取信號燈般的訊號並傳回地球。