美國宇航局噴氣推進實驗室（JPL）發明了一條自我推進的自主機器人蛇，旨在探索極端的地外地形。其首創的推進系統意味著它可以大膽地去以前沒有機器人蛇去過的地方。這條機器人蛇被稱為”地外生命調查器”（EELS），其靈感來自於在冰冷的土衛二深處尋找生命的願望。

在2000年代中後期，當卡西尼號航天器向地球發回土星83顆衛星之一的土衛二的圖像時，科學家發現它很活躍，在其地殼下隱藏著一個液態水的鹹水海洋，這是已知只有少數幾個世界擁有的形態。土衛二的獨特之處在於–它的體積小到足以容納英國的長度–它不斷地從那個海洋中噴出冰粒羽流，與水和簡單的有機化學物混合後進入太空。

調查這些羽流，以及它們逃離的狹窄通風口，是促使開發EELS的原因。原型機的建造於2019年開始，自2022年以來，JPL團隊一直在進行每月的實地測試，以完善機器人的硬件和軟件，使其能夠自主操作。

目前最新一代的EELS有13英尺（4米）長，重約220磅（100公斤）。它的10個相同的、旋轉的部分使用螺絲頭進行推進和抓握。EELS團隊已經試驗了不同的螺絲，以便在不同的地形上使用： 3D打印的塑料螺絲用於較鬆散的地形，而較尖銳的金屬螺絲用於冰面。

該團隊在南加州滑雪場的雪地”機器人遊樂場”、室內溜冰場和沙地上測試了EELS。因為他們用EELS進入了新的領域，所以測試過程是指導性的。

第一個EELS原型正在帕薩迪納的溜冰場上進行測試NASA/JPL-CalTech

“我們的機器人開發理念與傳統的航天器不同，有著許多快速的測試和糾正週期，”JPL的首席研究員Hiro Ono說。”目前有幾十本關於如何設計四輪漫遊車的教科書，但沒有關於如何設計一個自主蛇形機器人的教科書，以大膽地去沒有機器人去過的地方，我們必須有自己的想法”。

鑑於地球和深空之間的通信滯後，EELS的自主操作能力非常重要。如果它遇到了問題需要能夠自行恢復，而不依賴人類的幫助。

“想像一下，一輛汽車自主駕駛，但是沒有停車標誌，沒有交通信號，甚至沒有任何道路，”該項目自主性負責人Rohan Thakker說。”機器人必須弄清楚道路是什麼，並試圖沿著它走。然後，它需要從100英尺[30米]的落差中走下去，並且不掉下去。”

為了協助自主性，EELS使用四對立體相機和LiDAR（光探測和測距）來製作其周圍環境的三維地圖。LiDAR通過用激光瞄準一個表面或物體並測量反射光返回接收器所需的時間來確定範圍。EELS使用這些信息來創建導航算法，以便它能更容易地穿越具有挑戰性的空間。

為了測試EELS的測繪能力，去年，JPL團隊將機器人的頭部–包含攝像頭和激光雷達的部分–放入加拿大落基山脈阿薩巴斯卡冰川的一個垂直井中。他們將在9月帶著更新版本的EELS回到冰川，以觀察它的表現。

EELS的最終形式將包含48個小電機（執行器），將提供更多的靈活性。許多電機有內置的力矩感應，這將使EELS能夠”感覺”到它對地形施加了多少壓力。這將有助於它在狹窄的空間裡駕馭不平坦的表面，就像攀岩者那樣，通過推動對立的牆壁向上或向下移動。

下一步是納入科學儀器。EELS項目經理Matthew Robinson說：”到目前為止，我們的重點是自主能力和移動性，但最終我們將研究我們可以將哪些科學儀器與EELS結合起來。科學家們告訴我們他們想去哪裡，他們最感興趣的是什麼，我們將提供一個機器人，讓他們去那裡。”

EELS的適應性意味著，除了土衛二之外，這個機器人蛇還可以用來探索火星的極冠，或者我們自己星球上的深冰裂縫。

儘管如此，距離EELS在其他星球的地形上滑行還有一段時間。科學家們希望這個機器人將在明年秋天完成，然而，預計屆時將需要十年的時間來等待航天器將EELS運送到土衛二。