固體火箭+陀螺儀穩定器 將成為行星探索利器

從整體而言，固體火箭絕對的貨真價實，它們用起來非常簡單可靠，以非常小的體積就能提供相當可觀的效率，只要你不是一次控制多個方向的推力，就絕對是最佳選擇。一些需要彈跳能力的機器人也試圖用火箭來助力，但可控性卻一直成問題，畢竟無論你需要與否，固體火箭一旦點火就會輸出相同的推力，而機器人每次彈跳時需要的推力可各不相同。

在上周的 ICRA 上，來自日本太空發展署（JAXA）的研究人員展示了一款小型探測機器人，它可以利用自身攜帶的一枚固體火箭彈射上天。當然，這款機器人能參展是因為自己獨具特色，它可以完成精確著陸。同時，其搭載的陀螺儀系統能確保它直線飛行，落地後還能給機器人指引方向。

這款機器人僅重 450 克，其外殼裡包裹了電池、感測器、反作用輪和兩個小型的反推發動機。當然，衝量達 10 牛秒的固體火箭發動機也不能缺席。

平時機器人會被安裝在傾斜的軌道上，需要使用時，反作用輪會加速旋轉並點燃火箭發動機。隨後，在火箭的作用力下，機器人會劃出一條優美的抛物線，其最大飛行距離約為 30 米。如果在月球重力下使用，機器人能飛 200 米。

反作用輪的存在相當重要，有了它機器人在飛行中才能不像孫悟空一樣不斷翻筋斗並保持直線飛行。在 ICRA 上，我們上手試玩了這款機器人，打開陀螺轉子後，其表現相當驚人。在飛行過程中，機器人的橫向旋轉受到了抑制，由於固體火箭發動機開機了就停不下來，因此反推發動機在必要時刻會啟動來控制機器人的軌跡，這樣才能保證精確著陸。這套解決方案相當有效，在測試中機器人落地時的偏差從 1.2 米（不帶反推發動機）縮小到了 0.29 米。

不過，這樣的機器人也有一個缺點，那就是它們無法重複使用，彈跳一次生命就結束了。當然，好處是你能得到一套高效的系統，它體型小、重量輕且射程較遠。對大多數人來說，一套搭載多個小型探測機器人的系統肯定比單個的大型可回收系統用處大。別忘了，大型系統操作較複雜，可靠性較差，且射程也會有限制。

日本研究人員也為這款機器人設定了未來的預期使用場景：機器人將裝載在行星登陸器或探索車上，搭載它們的母艦會靠近預定降落點，但由於地形複雜，母艦無法降落。調整角度後，這些機器人就能被彈射升空，在空中其內部制導系統將控制機器人飛行。隨後機器人會完成精確降落，搭載的裝備還能吸收降落時的衝擊。

降落後固體火箭推力會耗盡，機器人想繼續運動就要靠反作用輪的旋轉。雖然這不是最可控的移動方式，但對於外星探索來說，其優勢在於封閉系統，密封的機器人至少不會被塵土損害。

眼下，參展的機器人並未搭載衝擊吸收裝置，同時它也沒有旋轉外殼，這樣就無法在飛行中提供全景影像了。此外，未來與其搭配使用的科學儀器還必須大幅瘦身以便適應機器人緊湊的體型。

不過，這些機器人的潛力相當巨大，它們在低重力環境下可以有多種應用，而固體火箭將成為最棒的驅動力。