ExoMars漫游者的系统工程师Paul Meacham解释道
他在设计一个机器人时面临着挑战，这个机器人必须在2018年在红色星球上寻找新生命……
克里斯-保罗，你有一个很好的开场白，你能说你为遥远的行星制造漫游者。
保罗:是的，虽然它在社交上就像马麦酱一样，要么开始谈话，要么把谈话扼杀。所以，我们有一个6轮的车辆，我们称之为火星探测器，它将于2018年前往火星。该任务的目标是寻找地球以外的生命迹象。之前的探测车主要是美国的，这是第一个欧洲的探测车，寻找生命的条件和类似的东西。我们正在直接寻找生命。
克里斯:那你要寻找的生命特征是什么呢?
保罗:嗯，这很难说，因为当你试图描述生活时，你会发现这实际上非常非常困难。所以本质上，我们有一个有机分子探测器来寻找非常简单的分子结构，我们在探测器的前面也有一个钻头，可以让我们从地表以下两米的地方采集样本。
克里斯，就像百得一样。
保罗:实际上它的工作方式更类似于石油钻井平台。它有一个单独的钻头和延伸杆，旋转到位，形成一个2米长的钻头。钻片底部有一个相机快门，可以把样品推进去，然后把它带回来，由有机分子分析仪进行分析。
克里斯:这个火星车有多大?
保罗:所以，这是一个中型的火星探测器，如果有的话。从轮子的底部到桅杆的顶部，它大约有2米高，大约1.6米长。所以，这是一种相当大的野兽，这意味着它可以在我们预计它会遇到的大部分地形上行走。
克里斯-似乎有一种时尚，描述你的漫游者与地球上的交通工具的关系。好奇号被戏称为迷你库珀的大小。那么，你的房子有多大?
保罗-嗯，我们没那么大。我想我们大概是…
克里斯-依赖罗宾?
保罗-我想的是那种你坐着开着的大型割草机。我想大概就是这个大小。
Chris -那么，你们的开发过程进行到什么程度了?
保罗:嗯，我们已经到了开发的阶段，我们有几个开发模型来测试漫游者将要使用的技术，这些技术还不太成熟。只是因为以前没有人这么做过。特别是漫游车的自主性，漫游车在火星表面行驶的能力。我们有几个原型探测车，可以让我们演示和实践它，看看哪些有效，哪些无效。但我们离造出飞行探测器还有一段路要走。
克里斯:你可以重建火星来测试它，对吗?
保罗:是的，我们可以。所以，我们在斯蒂夫尼奇有一个很大的火星场地，一个巨大的沙坑，漫游者基本上在那里练习。它在岩石上行驶。它看到了我们如何处理斜坡，我们的原型是故意开发的，这样它们在地球上的重量就和火星上的重量一样。所以，当它到达火星时，它们的行为方式和真正的火星是一样的，那里的重力要小得多。因此，我们可以编写所有聪明的软件来控制它，知道当我们到达那里时它会在飞行漫游者上工作。
克里斯-火星夜间的温度不会接近零下100度吗?
保罗:可以稍微低一点。是的，我的意思是，白天的温度在0到10度左右，这是电子设备通常喜欢的，但是夜间的温度可以降到零下130度，而且下降得很快，因为火星的大气非常薄，它没有和地球一样的保温能力。
克里斯:但是对于电子产品来说，低温不是很好吗?因为当天气又好又冷的时候，电阻不是会下降吗?
可以，但真正的问题是，当你的温度低于零下100度时，你会发现你的电路板开始冻结，焊料开始断裂，甚至电路板也会断成两半。所以，这意味着它现在已经死了，你没有办法修复它。所以，我们必须尽可能避免低温。
金妮:那么，我们现在有一个小演示，向你展示在非常低的温度下各种电子设备会发生什么。
戴夫-所以，我这里有一个极度操纵陪审团的电路。我有一些带灯的电池和一圈很长的电线。在这个保温瓶里，我有一些液氮它的温度比火星要低一点大约是零下196摄氏度。
金妮-所以，你可以看到。我们刚刚倒了一些到杯子里，你可以看到它在冒泡，那是因为它实际上是在沸腾，就像你的水壶在沸腾时产生很多气泡一样，当它达到100度时，液氮会在室温下沸腾。所有的蒸汽都是沸腾时的那种蒸汽。我们这里有一个漂亮的小电路。这有点权宜之计。我们有一些电线，我们有一个亮红色的LED，每个人都能看到它发出美丽的光。那么，你打算用那个LED做什么呢?
戴夫:那么，我要做的第一件事就是冷却电线。
金妮-你要把电线插进装满液氮的保温瓶里。到处都是美丽的蒸汽，它发出了很大的声音，现在似乎已经安静下来了。这是什么意思呢?
戴夫:现在电线在零下200摄氏度的温度下电线在这种温度下是完全没问题的。如果有的话，LED会变得更亮一点，因为当你降到这种温度时，铜的电阻会下降很多，我认为甚至是10倍。但如果我们不这样做，我们冷却LED，它是一个电子元件。它确实很好用。
金妮-真漂亮。它在液氮杯里发光，然后爆炸了。它不工作了。你刚把它弄坏了吗?
戴夫:如果我再把它拿出来，让它慢慢加热，它就会恢复正常。
金妮-是啊，它回来了。它不像开始时那么亮，但它正在接近。是啊，我得说它们一样明亮。所以，不是你弄坏了它。只是在这么冷的情况下，它不起作用。为什么呢?
戴夫:那么，LED和大多数聪明的电子器件都是由半导体材料制成的，这些材料可以导电或绝缘，并且具有各种有趣的特性。但是为了工作，它们需要一点热量来给电子一点刺激，让它们四处移动。但是当你冷却它们的时候，电子就被锁住了，不能以电流的形式流动。它们基本上就停止工作了。所以，如果你把一个电子设备冷到一定程度，它就不能工作了。
保罗:当然，是的。因此，我们必须制造电子设备所在的环境，使其更接近电子设备喜欢工作的地方。大概在零下40到10摄氏度之间。我们这样做的方式是，我们把所有的电子设备放在一个中心核心结构中我们称之为浴缸浴缸的空间相当于双层玻璃。所以，它有一个内层，然后在内层和外层之间有一层冷空气。就像双层玻璃一样，它可以阻止热量逸出并形成热障。所以，你可以把浴缸里的温度控制到你喜欢的任何温度。通常在零下40度到10度之间。
克里斯:力量从何而来?
保罗:嗯，我们所有的能量都来自浴缸顶部的太阳能电池板，它基本上是密封的。所以，这是我们在火星上的主要能源。我们还有一块电池，可以在白天充电，让漫游者在晚上保持活力。但从本质上讲，是的，我们是完全环保的，而且是太阳能驱动的。
克里斯-这些太阳能电池板，它们能让探测器运行多久?
这是一个有趣的问题，因为在火星上使用太阳能电池板的一个大问题是它们最终会被灰尘覆盖。一旦灰尘落在太阳能电池板上，就很难将其清除。从本质上讲，你的效率，你从太阳能电池板产生的能量在任务中下降。
克里斯-你需要一个机器人来清洁它们。
保罗:差不多了，但那可能会有点困难，因为你最终会刮伤玻璃，因为太阳能电池板被玻璃覆盖了，然后你就会永久性损坏，然后你就再也不能产生足够的能量了。所以，这是一个问题，我们加大了太阳能电池板来弥补这一点。但幸运的是，可以覆盖整个火星的沙尘暴是季节性的。它们通常发生在秋分到春分之间。所以，我们的任务在春分着陆是有道理的，就在沙尘暴季节结束之后，然后我们的名义任务应该在它再次开始的时候完成。
Chris——观众的问题。谁会问建造一个机器人去探索另一个星球?
马克:嗨。我是剑桥的马克。我在想，考虑到可能出问题的地方一定会出问题，而且火星离我们很远，你是否会对系统进行过度设计，以确保它们不会损坏，或者火星探测器是否有自我修复的能力?
保罗:当然，我们确实对它进行了一些改造，以保证它能完成它的名义任务。但事实上，我们避免问题的主要方法是带两件东西。我们对探测器上的每个单元都有一个质数和冗余等价物。所以我们有两台电脑，两个配电装置，两套传感器，等等。所以本质上，如果一个坏了，你可以切换到B边，用它来代替它们的工作原理是一样的。
克里斯:你有备胎吗?
保罗:实际上，我们不用轮胎，因为轮胎是橡胶做的，而且如果我们要寻找生命的话，我们不能把有机物带到火星上。所以，我们实际上用金属制造了探测器的轮子，它们有点像轮子上的弹簧。他们稍微压缩，让我们爬过岩石和正确地抓住。
克里斯:在火星上，你是如何控制和操纵探测器的?
保罗:嗯，因为火星太远了，最坏的情况下，会有20分钟的延迟。遥控驾驶探测车是不实际的。尽管它在地球上受到监控，但我们实际上希望漫游者尽可能多地做出决定。事实上，我们的漫游者能够接受几百米外的目标，仅仅是一个X, Y坐标，然后漫游者自己做其他的事情。它将使用摄像头拍摄前方的地形，识别岩石和斜坡的位置，确定地形的某些区域是否安全，规划一条道路，然后自动行驶。事实上，我们每天只能看到探测器一两次。
Chris -我还是很失望你不能坐在实验室里拿着无线电控制装置然后想着，我在操纵这个东西。它离火星有多远?你的信息要走多远才能到达火星?
保罗:情况不一。最近的距离是3600万英里。最远的是2.5亿英里。所以，这就是20分钟时间延迟的来源，即使以光速传播。
克里斯-我的信息要在20分钟内到达我想要它到达的地方。
保罗:是的，没错。所以，如果探测车向前行驶，你看到一个你想让它避开的障碍物，你按下停止键，然后20分钟后，它就会撞上你想要避开的障碍物，因为信号需要很长时间才能到达那里。
Chris -到目前为止还有问题吗?后面那位女士…
索菲亚-你好。我是来自剑桥的索菲亚。我想知道这个漫游者是留在火星上还是带回来?
保罗-很遗憾，没有。它将永远停留在火星上。原因很简单。当你想要携带很多科学仪器时，你想要一个尽可能大的探测器，如果你想要带回一些东西，你必须随身携带燃料，然后把它从火星表面发射回地球。当然，这严重限制了探测器的大小，科学仪器的数量，等等你可以发送的东西。所以，这本质上是一个很简单的选择。你是想做大量的科学研究还是想把样本拿回来?到目前为止，所有的漫游者都是单向旅行，但ExoMars之后的任务被称为火星样本返回，它是一个更简单的航天器。它的设计目的是着陆，采集一些样本，然后再返回地球。但探测车已经完成了基础工作，因为它们已经通过长途跋涉弄清楚了哪里值得采集样本，哪里不值得。
克里斯-那确保我们不会从火星带回什么可怕的东西呢?采取了哪些措施来确保我们不会破坏我们的星球?
保罗:这是个大问题。实际上它在两个方向上都适用。我们有行星保护系统，就是说我们不能污染火星。但是，如果我们要带回样本，它就不会污染地球。所以，样本容器很可能会被发射出去，然后由另一艘没有降落到火星表面的航天器在轨道上收集。然后将其返回地球，并将其密封在进入飞行器中，将其带回地面。因此，暴露在火星环境中的航天器的任何部分实际上都没有暴露在地球上。
克里斯-这样的话，它就不可能把任何东西沉积到地球大气层中。
保罗:是的，着陆后你会有大约10分钟的时间去寻找它，收集它，然后把它放回一个干净的环境中。
克里斯-在别人偷之前或者…
希望不会，因为仍然有污染的风险。
克里斯-还有问题吗?是的,尼尔。去做吧。
火星探测器的寿命是多长?
保罗:嗯，名义上的任务是218天，也就是他们在火星上的时间，这是相当典型的，勇气号和机遇号漫游车的寿命是180个火星。好奇号大约是2岁。所以，这就是它必须实现所有基本科学目标的时候。但是，当然，任务可以继续下去，并将继续下去。部分原因是过度工程，但部分原因是我们会一直运行它，直到出现故障。
Facebook上的Ginny - Steve想知道，“我们已经有了无人驾驶的火车，你也在谈论一种无人驾驶的漫游者，那么我们什么时候能拥有无人驾驶的汽车，我们真的会相信它们吗?”我们能确定他们真的安全吗?”
保罗:这是个有趣的问题。我的意思是，我们已经开始朝着这个方向努力了。谷歌有一辆汽车可以在一定程度上自动驾驶。可能只有在所有汽车都是无人驾驶的情况下才会奏效，因为那样肯定会减少不可预测性。但我的意思是，它的某些功能现在已经出现在汽车上，比如车道控制。所以，如果你开始走出你的车道，它会震动，让你知道发生了什么。所以，我们的汽车会有一些功能，但我认为我们离所有人驾驶自动驾驶汽车还有一段路要走。
Chris -你们还有问题吗，后面那位同学?
这是来自康伯顿的里斯·埃德蒙兹。一辆探测车每天大概在火星表面停留多长时间?
保罗:当然在晚上，我们哪儿也不去。因为温度下降，漫游者在晚上停在那里，只是为了让漫游者保持活力。但在白天，这取决于我们是否在科学地点。所以，它可能是钻孔或者我们可能在做分析之类的事情。但如果是开车的日子，我们预计行驶大约70米，这些都是自动完成的。在这218天里，我们将走大约4公里。所以很明显，我们不是每天都开车，但这是我们设计的典型目标。
什么时候发射到火星上去?
我们计划在2018年发射，发射日期很明确，因为你不能想什么时候去火星就什么时候去。我们必须等待行星彼此处于正确的排列，这样当你发射并到达火星轨道时，火星就在那里。所以，这种情况每两年半才会发生一次，这就是为什么任务的第一部分在2016年开始，火星车在2018年开始，因为他们必须等待下一个机会。
克里斯:好奇号以一种不可思议的方式降落，他们实际上有一个平台，上面有一个推进器，可以让漫游者停在火星表面上，然后把它吊到火星表面上。我的意思是，它非常优雅。你打算怎么降落?希望不要像小猎犬那样。
保罗-希望不会。但我们也会使用动力装置因为这是这种尺寸的探测车的标准。一方面是因为你想要平稳着陆，另一方面是因为你想要非常非常小心地瞄准探测器。我的意思是，现在，我们有一个合理的想法，我们想从哪里取样本。漫游者必须能够被引导到那个地方，而不能只是在几英里内弹跳。所以，我们基本上有一个有火箭发动机的着陆平台，但不同的是，我们是坐在上面，而不是被绞车从上面拉下来。我们把所有的东西都着陆了，因为我们和好奇号任务的不同之处在于，我们在实际的着陆平台上有仪器等。所以，我们想让它们降落在同一个地方，这样我们就能得到一致的数据。
凯特——我是凯特，来自剑桥。我有个问题。火星探测器会在《机器人战争》中表现如何?专家小组是否认为，如果BBC重新推出火星探测器，会有更多的孩子喜欢机器人技术?孩子们还应该怎么接触机器人呢?
保罗:我不认为我们的漫游者会表现得很好，因为它非常非常慢。当你在2亿5千万英里之外时，就会有相当不同的限制。所以实际上，我认为我们在《机器人战争》领域会被严重超越。但是，是的，你是完全正确的。这类事情对年轻人来说是一个很大的鼓舞，让他们去探索工程软件。像火星车这样的东西有很多不同的工程方面，它实际上是探索许多不同领域的好方法。
金妮-尼尔，你觉得你的一只胳膊可以吗?它能打人吗?
克里斯-在《机器人战争》里?
金妮——在《机器人大战》里，是的。
很有可能。我认为它会做得很好。我总是…
克里斯-移液管反对死亡…
尼尔-是的。当我年轻的时候，我总是幻想参加比赛。也许我还不算太老。
金妮——现在，我想我有一个更普遍的问题要问你们所有人，推特上的美宝莲想知道，我们能不能用别的东西来驱动机器人，而不是用电。我们可以用食物之类的东西来驱动机器人吗?
保罗:嗯，我可以先说一些对未来的行星探索非常重要的事情，特别是当我们远离火星轨道的时候，太阳能开始变得不可行。它甚至可能适用于人类的任务，特别是在不带很多燃料的情况下把东西带回来。其中一个想法是，你可以开采甲烷，并将其作为燃料，为火箭或其他任何东西提供动力，然后返回地球。
尼尔-这真的是一个水力压裂任务。
克里斯-这就是钻头的用途吗?
保罗-这次不是，但是…
Chris -还有其他问题吗?
金妮——乔问:“最近上映了一部电影《她》。我还没看过，但我想是关于一个人爱上了一种语音识别系统，我们想知道与机器人建立情感联系有多重要，并与之相联系。你需要什么来建立这种情感联系?我们需要看起来像人，听起来像人的东西吗?
布莱斯-是的。我认为这非常重要。人们喜欢使用更有情感的机器人。在某种程度上，这可能就是为什么人们对苹果的Siri更感兴趣，而不是谷歌的产品Google Now。因为Siri有这样的个性，比如你可以问它Siri是否愿意嫁给你……
克里斯-她会说什么?
我想她通常会说，不。
克里斯-她很挑剔。
她很挑剔，我想她拒绝了大多数人。我想她喜欢一个人待着。所以，我认为我们会受到影响的事情，比如声音。我们很容易从声音中听到情绪，这可能会产生很大的影响。所以，我认为你拥有的越多，你对机器人的亲和力就越大。但我认为你没有必要拥有一切。所以，你可能甚至不需要有一张脸或一张脸的照片。你可以开始为你的机器人/设备开发一些情感，即使它没有它的照片。
你给你的机器人起名字了吗，尼尔?
是的，我们有。对于这些项目，它们都有名字，这些年来它们有各种各样的名字主题。
克里斯:我工作的诊断实验室里有罗布、简和弗雷迪之类的东西。我是说，史酷比。每个人都认为这很有趣，但这确实让工作人员对他们用来做所有测试的机器产生了好感。
是的，我们已经浪费了很多时间讨论我们应该如何称呼我们的机器人系统。
克里斯:然后呢?
辩论还在继续。
克里斯:你给你的机器人起外号了吗，保罗?
保罗-是的，所有的原型都有名字。布丽吉特，布拉德利，布鲁诺和布莱恩是我们的四个人。
克里斯-那么，你喜欢B了。
保罗-是的。所以，从Brigitte开始，因为我们的原型被称为面包板，这是对它们的正确工程术语。所以它们在文档中经常被缩写为BB。项目团队的一个成员是碧姬·芭铎的粉丝，所以它就被称为碧姬，我们从那里开始沿用B。
金妮——这就引出了——珍妮·卢戈提出了一个问题她想知道使用机器人是否存在道德问题她引用了她读过的一篇文章，“我们让人们与非常可爱的机器人恐龙宝宝互动，然后在研讨会结束时，我们让他们折磨并杀死它们。他们对此非常苦恼。”
克里斯-我一点都不惊讶。
Ginny:那么，给你的机器人命名并赋予它们个性，是否意味着当它们坏掉的时候你会很难过，或者你会想念你的没有从火星回来的机器人?
保罗-是的，我想是的。有一幅非常悲伤的漫画在互联网上流传，问幽灵号是否能回家，但是，是的，这给了他们一点个性。他们确实有个性，我认为这可能会让我们关心他们。
在圣诞节期间探索月球的中国着陆器出现了一个问题，它发回了一条信息，说:“我的主人无法及时关闭我，因为即将到来的寒冷天气，所以我可能不会在早上醒来。”再见。”它在世界各地的推特上疯传，因为我想每个人都对这台机器非常依恋。有人喜欢上你的实验室仪器了吗?
尼尔-我觉得“依恋”这个词有点夸张，但是，如果你在一个系统上工作了一年，在一个机器人上工作，你知道这是一个原型，在某个时候，它将被淘汰，然后你认为你已经付出了很多努力，然后一旦它达到了它的目的，就把它扔掉，这有时是很艰难的。
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