登月|科大領導研發嫦娥八號月面機械人 融合AI全新製冷製熱技術

撰文:林子慰
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中國近年在航空科技一帶持續發力,冀探索未知世界。香港科技大學去年獲國家航天局委任領導研發多功能月面作業機械人,以配合「嫦娥八號」探索月球南極、協助建設國際月球科研站,目前機械人已有雛型。

該機械人搭配機械雙臂及攝像頭等部件,可負重並將其他儀器搬到指定位置、分析月球地形地貌,並為其他機械人充電,是建設科研站的「搬運工」;另外科研團隊亦因應月球的極端溫度,搭載新的熱管理技術及AI人工智能算法,科研團隊表示「是非常新穎的突破」。

科大去年獲國家航天局委任領導研發「月面多功能操作機械人暨移動充電站」(又名「香港操作機械人」),圖為雙機械臂操作系統。(廖雁雄攝)

嫦娥八號將帶機械人着陸月球南極 「香港操作機械人」分析月球地貌

中國「嫦娥八號」探測器將於2029年前後發射,並攜帶不同的機械人着陸月球南極,冀在月面建設國際月球科研站。科大去年獲國家航天局委任領導研發「月面多功能操作機械人暨移動充電站」(又名「香港操作機械人」),在航空任務中肩負將其他探測儀器或傳感器搬運到指定位置,分析月球地形地貌,以及為其他機械人充電的任務。

5位參與「香港操作機械人」國際科研項目的科大學者,包括(由左至右)科大土木及環境工程學系副教授王者;科大機械及航空航天工程學系助理教授段默龍;科大電子及計算機工程學系和化學及生物工程學系教授施凌;科大機械及航空航天工程學系教授高揚;以及科大機械及航空航天工程學系講座教授孫慶平。(科大提供)

月球南極日夜溫差300度 需精確控制機械溫度保運作

月球南極是新一輪太空競賽熱點,因器地形地貌複雜,有不少坑洞,且晝夜溫差極大,至今只有印度成功登陸該地區。極端溫度及資源有限是探索月球南極必須攻克的難題,科大土木與環境工程學系副教授王者表示,月球表面夜晚(月夜)低至負200度,白天(月晝)高至100度,科研團隊需精確控制機械溫度,才能確保機械運作。

「香港操作機械人」構想圖。(科大提供)

機械人製熱製冷系統以固態、沒有任何流體新技術打造

為克服溫差及資源難關,科研團隊以多重被動式及主動式熱管理控制機械溫度,包括在機械臂外安裝多層保溫材料,在月晝時則以均溫材料和輻射散熱。

另外,該機械人的製熱製冷系統是以固態、沒有任何流體的新技術打造,科大機械與航空航天工程學系講座教授孫慶平表示:「目前只有兩個國家在太空應用這種固態技術,一個是美國NASA,一個是中國的嫦娥八號。」

「香港操作機械人」將成科研站「建築工」及「搬運工」

為完成建設科研站的任務,「香港操作機械人」搭載雙機械臂操作系統。科大機械與航空航天工程學系助理教授段默龍表示,月球低重力、高粉塵的環境令傳統操控技術難以運作自如。雙機械臂操作系統可實現精準抓取和部署工具,還可完成精細裝配任務,讓機械人不僅作為流動觀測平台,更能主動參與月球科學探測及基建準備工作,是科研站的「建築工」及「搬運工」。

科大去年獲國家航天局委任領導研發「月面多功能操作機械人暨移動充電站」(又名「香港操作機械人」),目前已有雛型。(廖雁雄攝)

參與學者:肩上擔子非常重 冀相關項目可提升香港航天工程能力

另外,科研團隊將為機械人創建人工智能操作系統,機械人可全自動化操作,亦會根據月球實時狀態調整自主操作的等級,環境感知與自我調整技術是奔月機械人全新的能力。

機械及航空航天工程學系教授高揚表示,目前月球南極尚未被真正探索,感到「肩上擔子非常重」。但在是次項目中,看到香港的優勢與劣勢,分別是創新及航天工程,冀相關項目可提升香港航天工程能力,並推廣航天技術商業化。高揚亦透露,未來測試階段部分將於香港進行,其他則在已成熟的測試平台進行。

項目由本港科技大學領導,其他參與者包括本港理工大學、香港大學、中山大學、城市大學、以及內地航天八院、大連理工大學、深圳大學、和南非國家航天局。