美计划用潜水机器人来探测太空

　 近4年来，比尔-斯通比先前任何洞穴探查者都要深入地下得多。一直以来，他总是梦想着去外太空。为此，他计划让一个世界最先进的水下机器人深入地球最深的洞穴去。如果一切顺利，这会帮助他登上月球。
美国宇航局希望有一天能使用像比尔-斯通的深井热量探测器(DepthX)那样的机器人去探测木卫二——木星的一个结冰的卫星，也是我们太阳系中能维持生命存在的最可能的地方。当身处黑暗、阴冷和潮湿的环境时；当他在地表下4000英尺的洞穴中时；当岩石团团围住他时，比尔-斯通老是做太空梦。他看到了的卫星木卫二上辽阔的冰面和一道道的冰峰。他看到自己驾驶漫游者号从焦油般阴森的月面环形山，来到山边上进行日光浴。
比尔-斯通不是宇航员，而是世界上最著名的洞穴探险家。在美国国家地理学协会这样的单位的资助下，他率领一个庞大的国际小组，进行了50多次重大的探险活动，并发明了众多潜水设备和漫游机器人来探索那些地球上最深处的、最危险的洞穴。在探险中，没有人能胜过他，这让他有些沾沾自喜。对斯通来说，洞穴是试验场，只是为探测和移民太空、甚至在月球上建立永久个人基地作准备。
他认为这是宿命。或许应该选择另一个更加合适的词：着迷、错觉或幻想。斯通既没有巨额财产，也没有皇亲国戚的政治背景。他是一个工程师，开一家叫“斯通航空”的小公司。至今，他花了近三十年时间在航空边缘产业上，以证明洞穴是地球上用于太空探测的最好训练场所。在美国宇航局500万美元的资助下，他正在开发一个叫DepthX的机器人，这将是最先进的水下自治交通工具。像它的发明者一样，DepthX也是一个洞穴探测者，能在充满障碍的艰苦环境下前进。如果顺利，它将被派往木星的卫星木卫二，到这个卫星冰冻地面以下10公里处的海洋进行探测工作，寻找微生物。
DepthX的首场试验将在二月于墨西哥西斯特马-扎查顿洞穴下进行。扎查顿是世界最深的神秘的灰岩坑，有毒的热水不断地从洞穴下面排放出来，想深入到这个洞穴50米以下对人类来说是不可能的，只能派机器人去。为让斯通以后有机会实现其太空梦想，他得给新一代的有钱的太空迷捐资者留下好印象。像个巨大的橙色眼球
在德州奥斯丁的政府安全测试工厂里，这个圆形机器人漂浮在测试池子中间，像一个橙色眼球走进了巨大一池烈酒中。池子金属栏杆边上的平台上有一个拖车办公室，可以观察其测试情况。一个人的声音从里面传出来，他说：“时间到了。”橙色机器人大约7英尺宽，优美地旋转着，像鲸跃似地跃出水面，发出嘶嘶声，然后落到了水下面。
这是10月底，我来到奥斯丁的应用研究实验室，观看DepthX去往扎查顿洞穴前最后的池子测试。斯通航空公司实验室经理约翰-克尔专攻自治交通工具，生命支持设备和激光声纳成像仪。克尔与卡内基-梅隆大学的机器人专家乔治-康德和多米尼克-约纳克，还有美国科罗拉多州大学的生物学家约翰-西皮尔组成了一个小组，他们行事低调，但一幅紧张工作的样子。如果DepthX出错，会损坏它自己还有数百万美元的测试池。如果测试顺利，此小组将向自治机器人的目标更加接近。但DepthX的最终目标是完全自治。
在拖车办公室，康德扫视电脑，监视机器人的表现，而克尔站在外面看着DepthX。机器人的导航系统正在进行测试，它慢慢探索深大约10英尺的方形池子。机动操作更加精确，但显然这不完美。
大体上看，DepthX是一个巨大眼球。镶有一圈传感器，共54个，它从每秒发出的数千个声纳中收集数据，构建斯通所谓的周围环境的“高密集图”。通过使用惯性制导器、加速计、深度量表和其它传感器来精确测定位置，机器人不仅能绘制环境的三维图像，还知道其所处位置在哪里。总之，这些功能就是所说的同步定位与绘图(SLAM)。
在11月初进行的测试中，DepthX的导航能力，即SLAM在此测试池里进行了评估。结果让斯通非常看好他的发明。康德说：“这是首个全三维SLAM水下机器人。”事实上，它是所有环境下的首个全三维SLAM机器人。由于DepthX可能遭遇任一方向的障碍，因此它的视野很好，四面八方都看见。
此机器人的前任是斯通发明的泉水湖绘图机，安装在鱼雷形的推进器上，由潜水员操纵。20世纪90年代，他用它绘制了美国泉水湖几千英尺的通路图，制造世界第一个数字三维洞穴图。而DepthX要比它先进复杂得多，虽然根本目标是一样，但DepthX得独自深入1000英尺深的扎查顿洞穴中。另辟蹊径探索太空
斯通总想去太空。他说：“我特别想当宇航员。为此我获得了结构工程学博士学位。”1989年，机会来了，他成了1万名选手中选出的60位决赛选手之一，将去美国宇航局总部加入宇航员部队。据斯通回忆，其身体、精神和情感检测都优秀，几天后，他被召集去会议室，高级宇航员对他进行关键的面试。回答他们的几个简单问题后，航天飞机老兵盖伊-布鲁佛德问斯通生命中是否有什么遗憾。他说他没有。布鲁佛德再问了一遍，他说：“我的财政状况。我需要大约20亿美元。”“你用它来干什么？”布鲁佛德怀疑地问。斯通回答说：“我要在月球建立一支私人探险队。”
10年过去后，斯通让自己成为了太空专家。他的工作是在美国国家标准技术协会当自动控制专家，但他在业余时间发表有关生命支持、火箭推进和太空船设计的科学著作。他的技术天才和太空嗜好众所周知，1982年，他被选为国会委员，负责评估现有空间站计划，之后，他成了另一联邦政府的委员，用5年时间来开发自己的东西。尽管如此，在加入宇航员之前，他的评价是傲慢自大，缺乏克制，因此没有当成宇航员。回家后，斯通觉得美国宇航局的探险没点生气，还不如自己干。于是，他另辟蹊径来探索遥远太空。 目标地——木卫二
自从航行者1号于1979年探测木星之后，行星科学家就急于知道此气体星球的卫星——木卫二是否有生命。虽然木卫二寒冷，覆盖着高达6英里厚的冰，但许多天体生物学家认为，其下面流动的海洋可能超过地球上的海洋，是太阳系中最可能存在生命的地方，斯通的DepthX能提供探索它的办法。
虽然美国宇航局还没有正式计划去木卫二，但局里的科学家草拟一个包括大致三阶段任务的太空船。第一阶段是着陆木卫二表面，释放第二阶段任务——像铅锤似的机器人。在其顶端的小核反应堆的发热下，机器人熔化数英里的冰层。一旦到达海洋，就释放第三阶段任务——DepthX机器人。
斯通解释说，此后，机器人将小心进入到之前没人去过的地方。在铅锤机器人当作总部的情况下，DepthX小心地来回出击，偶尔能走几百英尺，绘制未知世界，并使用视觉和化学监视系统来搜寻生命信号。它会定时回到总部，给地球打电话，告诉家里想要的信息。
在测试池里测试时，我特意看了DepthX是如何进行搜寻的。机器人靠近墙，小组称此为“亲近行动”。碰到危险地方时，机器人会适当停下，然后向安全方向沿着壁继续前进。从机器人椭圆体伸出的探针将从洞穴壁上取下三分之一厘米大的圆形样本，之后可对样本进行实验分析。无论是地球还是木卫二的未探测环境，都可能发现新的生命。
去年11月，斯通到了华盛顿，向美国宇航局展示新版DepthX，并在海军研究室召开了相关会议。美国海军对在陆地和太空中都能无人驾驶的这一机器的巨大成功很感兴趣。