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[火星服修复与纳米机器人]stellaris纳米机器人 　　火星是距地球最近的行星，承载着人类多数的遐想和盼望如今，这个距离地球1.9亿千米的行星离我们“越来越近” 　　日前，有报道称美国国家航空航天局(NASA)预定于2022年派宇航员登陆火星，这意味着人类很有可能在不久的将来实现登陆火星打算 　　为完成火星外表勘查，宇航员必需在火星外表从事一些艰辛的活动，诸如挖土取样、攀缘岩石和长途步行等依据美国NASA火星登陆参谋部的预料，这些活动将持续500多天由于艰辛的作业、困难的地形和长时间运用等缘由，以前的空间活动中从未发生的宇航服磨损和撕裂问题将可能变得尤为突出因为火星大气有毒，宇航员到达火星后，只能在注入别致空气的封闭空间内生活外出“探险”那么需穿上密封制服因此，宇航员在火星上的平安完全依靠火星服，火星服损伤的自修复技术值得高度关注 　　基于现代航天技术与纳米科技的开展趋势，有专家认为将来火星服损伤的自修复可通过一种装配纳米机器人和一种火星服修复机器人(MRN，Marssuit Repair Nanorobot)来共同完成，而这些纳米机器人的操纵、传感、限制方法、能量转换以及火星服集成等问题也可通过相应的纳米技术方案予以解决。

　　 　　火星服可能受损 　　 　　在火星上，赤道平均温度是223K(-50℃)，两极平均温度是143K(-130℃)，这种温度的大幅度改变及恶劣的火星环境会导致许多意外发生，如影响液体的黏性，降低材料的弹性，甚至可能造成火星服的撕裂由于纳米碳管具有杨氏模量(材料力学中的一个概念，就是弹性模量，由英国物理学家托马斯・杨提出)大、比强度高、不发生永久变形等特点，已成为制作将来火星服材料的首选尽管如此，这种纳米碳管材料制作的火星服在火星环境下仍旧可能发生以下多种形式的损伤： 　　撕裂损伤它是指火星服由于摩擦或裂痕造成的材料层与层之间的分别一条裂缝产生的缘由有许多，可能是由一些锋锐的器具造成的，也可能是与锋利岩石的摩擦造成的 　　刺穿损伤是指火星服上被刺出孔洞这些孔洞的存在时时会诱发更大的损伤刺穿损伤产生的缘由有可能来自某个机械装置偶然“放射”的小零件，也有可能来自宇航员随身携带的凿子等地质勘测工具 　　磨损问题和牛仔裤一样，一条新的裤子往往比拟坚韧，但渐渐地膝盖或臀部的面料会变的越来越薄磨损是一个渐进的过程，它不像前面提到的两种损伤方式会突然造成宇航服的破损，但它最终仍会导致破坏的发生 　　在地球上，上述几种损伤对人体不会有太大影响，但在火星上，前两种损伤将是致命的，可导致火星服漏气，干脆影响到宇航员的生命平安。

因此，火星服的修复方案必需能够使宇航员留在作业区接着工作，或者使宇航员有足够的时间平安返回基地 　　 　　纳米装配机器人与MRN机器人 　　 　　多数科幻小说描都写过这样的情景：一个很小很小的机器人，比细胞还小，可以进入人体内的任何细胞，假如赐予指令，它就能在你的身体里随意活动，吞噬病菌，杀死癌细胞，或者干脆把基因中的有害局部一刀“喀嚓”掉……这就是纳米机器人目前人类还无法制造出纳米机器人，一方面是因为找不到足够小的动力装置；另一方面是尚不能对纳米机器人的复制等进展有效限制尽管如此，日新月异的纳米科技仍使得人类将来制造各种各样的纳米机器人成为可能 　　遵照数学奇才、计算机之父冯・诺依曼的理论，机器人能够反复生产任何东西，甚至包括它自身当人们能够使机器人尺寸降低到纳米尺度时，这对于生产修复火星服的纳米机器人来说，无疑将会变得经济而有意义火星服修复体系可设想包括两种机器人，即纳米装配机器人(简称“装配机器人”)和MRN机器人其中，装配机器人的任务是复制自身，制造MRN机器人；MRN机器人的任务仅是修复火星服的损伤这种复制或制造过程可以在一个特别的装配盒早进展，这个盒子被留在火星基地，能随时依据须要制造MRN机器人和装配机器人。

宇航员在离开基地外出工作时，身上穿的火星服只需携带必须数量的MRN机器人 　　由于每个装配机器人的能量仅能保证破译和执行放射给它的指令，所以可以幸免装配机器人无限复制状况的出现为降低制造的困难性，并增加平安性，每个装配机器人会协作一个大小特别有限的携带式电脑，这个电脑主要是用于接收和执行其他微型电脑放射的指令通过微型电脑的困难运算，就可以确定那些用来建立装配机器人或MRN机器人的原料的准确位置 　　在性能方面，纳米装配机器人应比MRN机器人更敏捷装配机器人需携带假设干操纵机构，以使它能够执行诸多任务，同时也能保证设计上必要的平安预警功能MRN机器人特地负责找寻、识别和修理火星服的损伤，任务较为单一 　　 　　火星服的修复过程 　　 　　设想了MRN机器人修复火星服孔的情形当火星服出现损坏时，这些MRN机器人应马上向发生损坏的孔洞部位聚集，当MRN机器人到达损伤区域时，它们须要能够识别损伤部位，对损伤进展检测并起先修复，这就像我们人体生物修复系统一样在这种方法中，机器人对损坏部位的修复必需快速有效这种修复方法的实质就是利用快速移动MRN机器人来填充孔洞，即MRN机器人通过相互结合成连续状，填充裂口，直到损伤得以修复。

　　对于MRN纳米机器人来说，我们可以把它想象成一种主动黏附的密封剂当裂缝出现时，机器人就会一个接一个连接起来形成一条密封爱护层，就和生物学上的向小板的作用一样当第一批纳米机器人快速到达目的地后，通过化学或机械信号可使这些纳米机器人在火星服的损伤区域停下来这种停留可通过某种特定的化学反响来完成，最终生成一种化学粘结剂，把MRN纳米机器人和火星服永久性地胶结起来 　　要实现这一功能，主要取决于火星服所运用的材料在任何状况下，MRN机器人都应当能够感受到火星服编织构造外表与边缘在化学上的不同，这样它们就可以确定须要进展修复的详细位置 　　 　　纳米机器人的限制方法 　　 　　电子计算机中有两种根本的逻辑限制方法，即机械限制逻辑和电子限制逻辑在制造纳米计算机方面，尺寸是主要的限制条件电子的运动距离只有几纳米，因此，电子逻辑限制在必须程度上会变得可行与此同时，机械式逻辑限制具有简洁、低速逻辑运算和存储等特点，好像更有盼望在火星服纳米机器人限制系统中运用 　　当成千上万的MRN机器人植入火星服后，可考虑给每个MRN机器人配备一个简洁的探测器，并在衣服构造中镶嵌的假设干“接听站”MRN机器人的探测器可接收信号，并将信号传送给旁边的“接听站”。

接听站获得信号后再把信号发送给火星服的主处理器进展分析主处理器通过分析来自不同位置MRN机器人的信号，就能推断出在衣服不同部位所出现的状况 　　正常状况下，火星服中只有少数的MRN机器人在运动，在这种状况下接听站能够捕获到的信号频率就低但是，当裂纹出现时，裂纹旁边的MRN机器人就发生频繁移动，并放射出大量的信号，这些信号是很简单与正常状况下放射的信号相区分的由于信号随着距离的增加不断衰减，所以和裂缝接近的接听站能够收到的信号脉冲就比相距较远处的接收站承受的信号脉冲多这样，火星服修复系统就能推断出损伤的位置及紧要程度 　　现代科技正向着大型化和微型化两个方向开展一方面，人类要迈出赖以生存的星球，开拓广袤的宇宙；另一方面，又要借助显微镜等工具，探究身边的微观世界火星服修复纳米机器人正是现代科技大型化和微型化开展的集中表达现今，航天事业日新月异，纳米科技飞速开展，坚信在不久的将来，用于主动修复火星服损伤的纳米机器人终将实现，人类将身着具有这种自修复功能的太空服踏上憧憬已久的火星世界 　　不过，近期内(2022年美国火星登陆前)制造出真正意义上的纳米机器人可能性不大也就是说，美国人火星服的损伤问题或许只能依靠增加火星服的韧度和强度，以及标准宇航员的行为来实现。

　　 　　责任编辑　赵　菲 第6页 共6页。