運動使事物運動，某些形式的運動使它們比其他運動更好地運動。這些更有效的運動類型會根據(jù)環(huán)境而變化，對于太空探索來說更是如此?？赡茉诘厍蛏踔疗渌行巧线\行良好的方法，如直升機，在其他行星上可能完全無用。但是，專門的運動形式比比皆是，美國國家航空航天局高級概念研究所（NIAC）今年的第一階段資助包括更仔細地研究一種這樣的專門形式 —— 跳躍。

橫跨羽流的腿式探測（LEAP）項目將利用一個專門設(shè)計的跳躍機器人來探測從土衛(wèi)二噴出的大量羽流的下部。這個概念是基于Salto跳躍機器人，最初是由加州大學(xué)伯克利分校的一個團隊開發(fā)的。Justin Yim現(xiàn)在是伊利諾伊大學(xué)的教授，也是NIAC第一階段的資助者，他的博士論文中就有這方面的研究。

Yim博士詳細介紹了Salto的獨特之處。由于其尺寸僅為50厘米左右，重量計劃不到0.5公斤，Yim博士認為該機器人可以在土衛(wèi)二表面水平跳躍100米以上。

這是在這顆冰冷的衛(wèi)星上進行其他形式運動的一個顯著優(yōu)勢。土衛(wèi)二沒有大氣層，所以飛行必須由火箭提供動力，而火箭會耗盡燃料，而不是像“匠心”號在火星上那樣由轉(zhuǎn)子提供動力。然而，它的表面又結(jié)冰又不平坦，這使得漫游者無法通過。

然而，跳躍則是兩全其美。它需要相對較少的電力，因此可以多次完成而不會耗盡機器人的電池。但它也與地形無關(guān)，在最具挑戰(zhàn)性的部分上空翱翔。它還將允許機器人直接跳過土衛(wèi)二噴射到土星系統(tǒng)的羽流的下部，這些羽流的殘余形成了土星壯觀的環(huán)之一。

沒有其他形式的運動能夠如此接近羽流的來源，因為這些羽流是土衛(wèi)二上最有趣的部分，近距離研究它們有很多原因。其中一個特別的任務(wù)是土衛(wèi)二軌道探測器，這是2023年十年調(diào)查支持的旗艦任務(wù)，它將能夠捕捉到間歇泉在其軌道路徑上飛過間歇泉時的上部，但無法收集到其下部的任何數(shù)據(jù)。至少按照最初的設(shè)想，它的著陸器無法穿過間歇泉。

不過，LEAP可能會搭上這個系統(tǒng)的便車。利用著陸器作為發(fā)射平臺將節(jié)省機器人本身的大量設(shè)計工作。它甚至可以使用Orbilander作為充電站，使它能夠探索更遠的地方。

不過，也有一些挑戰(zhàn) —— Salto最初的設(shè)計只有一個反應(yīng)輪，這使得工程師可以控制機器人的俯仰，讓它能夠像電子游戲中的角色一樣，在多次跳墻時調(diào)整腳的位置。然而，要真正控制它自己，LEAP還需要另外兩個反作用輪來控制偏航和滾轉(zhuǎn)，這樣工程師就可以直接控制機器人的三個方向軸。Yim博士補充說，作為第一階段研究的一部分，研究人員計劃評估使用這些反作用輪來控制這三個維度的運動，以幫助機器人在摔倒時扶正。不可避免的是，考慮到土衛(wèi)二粗糙而冰冷的光滑表面，它最終會不可避免地摔倒。

正如Yim博士與Fraser討論的那樣，機器人總是在尺寸、重量和能力之間進行權(quán)衡。即使是更大版本的LEAP也不一定能像小版本那樣飛行得那么遠或那么高效 —— 盡管它們可能能夠攜帶更多的有效載荷。小型跳躍機器人的局限性之一是其跳躍能力受到質(zhì)量的限制。因此，Yim博士希望LEAP能夠攜帶簡單的儀器，如流量計和相機，進入羽流，而不是像質(zhì)譜儀這樣更花哨的儀器，它可能提供更多的信息，但對于跳躍來說太笨重了。

像所有NIAC第一階段的項目一樣，這個項目仍處于早期開發(fā)階段。這一輪的結(jié)果預(yù)計將是一個案例研究，顯示在任何未來的設(shè)計或原型設(shè)計中必須考慮的參數(shù)。不管它最終是否在土衛(wèi)二上，LEAP背后的跳躍概念似乎是許多未來機器人的重要運動方式，所以期待在不久的將來看到更多的跳躍在你身邊。