为何要设计太空采矿机器人？
随着地球资源的日益枯竭 人类的目光逐渐投向了太空
尤其是蕴藏丰富矿产资源的月球、火星、近地小行星等
但地外星体复杂多变的环境及地形 给采矿作业带来了史无前例的巨大挑战
太空采矿机器人长啥样？
模拟昆虫的爪刺结构设计的移动—锚固—采样一体化仿生机器人
为仿生六足移动结构 有三个轮足和三个爪足
足末端有车轮和锚固结构两种配置 可以在小行星坑洼不平的地面上行走
太空采矿机器人能干啥？
采用了高强度、高韧性、高稳定性的材料 能在受到外力后迅速恢复原状
能有效抵御太空中的极端温差和辐射环境
未来构想可以实现 原位开采即边采边利用边转化
随着地球资源的日益枯竭，人类的目光逐渐投向了太空，尤其是蕴藏丰富矿产资源的月球、火星、近地小行星等。太空采矿，这个以往在科幻小说和电影中出现的场景，正在逐步走向现实。前不久，我国首台太空采矿机器人在中国矿业大学 诞生。一起去看看未来的“星际矿工”是什么样。
有三个轮足和三个爪足
中国矿业大学机电工程学院刘新华教授团队研发的多功能太空采矿机器人，与时下火爆的人形机器人以及机器狗等不同，太空采矿机器人的基本形态为六足模式，有三个轮足和三个爪足。刘新华告诉记者，之所以这样设计，主要是为了适应太空中的微重力环境。
太空采矿机器人要在地外星体上完成地质勘探和矿物采集任务，钻探属于必备技能。在地球重力环境下，机器人本身的重量就足以支撑钻头钻进，而月球重力只有地球的六分之一，小行星上大多是低微重力，如何让钻头顺利钻进星体表面就成了大问题。
为了解决失重带来的漂移，科研团队想到了模拟昆虫的爪刺结构，于是，为太空采矿机器人设计了特殊的爪刺足。
刘新华表示，“这属于一个阵列式的爪刺，微重力环境下，它的附着能力更强，抓地能力更强。在微重力环境下能够让它固定住进行采样，还能够根据地形进行移动。”
据了解，不仅能适应太空的微重力环境，“采用仿生六足移动结构”，机器人足末端有车轮和锚固结构两种配置，也让它可以在小行星坑洼不平的地面上行走。目前，太空采矿机器人原型机已经向有关部门申请专利，并且通过了初审。
“训练场”练就“十八般武艺”
太空采矿机器人要在太空星体上完成探矿采矿工作，不仅要面对微重力的问题，还要面对极端温差、真空、太空辐射以及重量体积限制等一系列难题。如何让机器人练就“十八般武艺”？刘新华教授团队给太空采矿机器人搭建了一个特殊的“训练场”。
中国矿业大学机电工程学院副教授华德正表示：“我们搭建这个环境主要考虑两个方面，一个方面就是模拟近地小行星表面的风化程度，主要是以沙壤为主。另一块就是微重力环境，我们设计的这种悬吊机构，通过垂直的悬吊抵消它的重力，实现微重力的变化。”团队成员介绍，经过在沙盘上不断训练，目前，通过六足差动系统悬架、离合器等协同工作，太空采矿机器人已经可以根据工作环境调整自身结构形状，适应地外星体的复杂地表环境。
为了掌握更多勘探的绝活，太空采矿机器人还需要到中国矿业大学深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室进行“进阶训练”，这里可以精准模拟月球表面极端环境。包括六分之一G重力场、超高真空的环境，以及月球上白天可以达到130℃的高温，晚上可以达到-180℃甚至-250℃的低温。
前景
有望几十年内实现试验性开采近地星体太空资源
开发太空资源不仅是科技竞争的制高点，更承载着未来人类文明可持续发展的希望。专家介绍，基于现有的空间科学技术、航空航天技术以及采矿技术等，人类有望在几十年内实现试验性开采近地星体上的太空资源。
专家介绍，在有限的地球资源最终将面临枯竭困境的威胁下，人类走向太空是必然选择。月球作为地球唯一的天然卫星，同时具有距地球相对较近的优势和丰富的资源，目前对月球资源的探索研究全球关注度最高，科研投入也最大。
中国矿业大学环境与测绘学院教授李怀展表示，月亮表面的氦-3，可以作为核燃料。
据介绍，20世纪50年代末以来，全球成功登月并开展探测任务的月球探测器和载人飞船已有80多个，积累了丰富的月球探测相关资料。目前中国、美国、俄罗斯等国都制定了载人登月计划，月球资源极有可能成为人类最先开发利用的太空资源。
此外，太阳系中数量众多的小行星也蕴藏着丰富的矿产资源，其中近地小行星运行轨道距离地球较近，同样开发利用相对便利，目前已初步掌握有1500多颗近地小行星具有非常高的开采价值和可采性。而全球科技界已在地外天体钻孔技术、太空中原位资源利用等与太空采矿有关的多个关键技术上取得了大量成果。太空3D打印技术等一大批新兴技术涌现，也让我们对在太空制造组装采矿装备和利用太空资源充满期待。 综合