美国宇航局正在测试一种真正知道如何放松的新型机械臂新空间航天管理中心

JPL 工程师检查 NASA 的冷操作月球可展开臂 (COLDArm) 机械臂系统的 3D 打印钛勺，该系统放置在模拟月球表面的试验台上方。该臂设计用于在寒冷的温度下工作，这会阻碍当前的航天器。

致谢：NASA/JPL-Caltech

由于 JPL 正在开发的一个项目，未来的行星任务可以在阻碍现有航天器的极冷温度下进行探索。

当 NASA 与Artemis一起返回月球时，该机构及其合作伙伴将到达南极附近月球表面未探索的区域，那里的夜间温度甚至比寒冷的火星还要冷。这样的表面条件对目前依靠耗能加热器保持温暖的航天器来说是一个挑战。

位于南加州的 NASA 喷气推进实验室正在开发的一项技术演示可能会提供一种解决方案，可以在月夜的黑暗中进行探索，这段时间跨越大约 14 个地球日。该项目最近在 JPL 进行了测试，被称为冷操作月球可展开臂 ( COLDArm )。它结合了多项新技术，创建了一个可以在低至负 280 华氏度（负 173 摄氏度）的温度下运行的机械臂系统。

NASA 的 COLDArm

NASA 的 COLDArm 结合了多项新技术，使其能够在低至负 280 华氏度（负 173 摄氏度）的温度下运行，而无需使用当前航天器上机械臂所需的耗能加热器。

致谢：NASA/JPL-Caltech

项目首席调查员 Ryan McCormick 说：“去月球，我们需要能够在不使用加热器的情况下在较低温度下运行，尤其是在农历夜晚。” “即使在极端低温环境中，COLDArm 也能让任务继续工作和开展科学研究。”

为了解释这个项目，McCormick 回忆起 1991 年电影“终结者 2：审判日”中的一个场景，其中一个由液态金属制成的敌对机器人被大量液氮泄漏停止冷却 - 实际上是冷冻固体。“坏人不能在那样的温度下工作，但 COLDArm 可以，”McCormick 说。

虽然 COLDArm 不会在液氮中运行，但它可以在着陆器上运行，该着陆器被送往像木星的卫星欧罗巴这样的冰冻海洋世界，在那里它没有加热部件会有额外的好处，可以收集挥发性物质而不会显着影响温度样品。它可以节省大约两个小时的时间和高达 30% 的每日任务能量预算，好奇号和毅力号等火星漫游者用来加热他们的机械臂，这样他们的装备就不会在寒冷中受压和损坏。

6 英尺 6 英寸（2 米）的手臂配备了两个用于 3D 测绘的商用相机，它们具有与 NASA 的Ingenuity Mars Helicopter使用的 13 兆像素彩色相机相同的成像传感器- 几个之一COLDArm 正在采用小型旋翼机的技术。手臂的末端可以安装各种附件和小型仪器，包括用于从天体表面收集样本的 3D 打印钛勺。而且，就像NASA 的 InSight 火星着陆器上的手臂一样，COLDArm 可以将仪器部署到表面。

去年 9 月，在 JPL 试验台上，满是模拟月球风化层（月球上破碎的岩石和灰尘）的材料，COLDArm 成功完成了评估其收集风化层特性数据能力的实验。现在，COLDArm 已被派去完成每项任务所面临的类太空条件下同样严格的测试。它的目标是在 2020 年代后期推出。

是什么让 COLDArm 工作

多项关键新技术使 COLDArm 系统能够在极端环境中发挥作用。首先，手臂使用由大块金属玻璃制成的齿轮，这是一种具有独特成分和结构的固体金属材料，使其比陶瓷更坚韧，强度是钢的两倍，并且具有比这两者更好的弹性。这些齿轮无需润滑或加热即可在寒冷条件下运行。

由于手臂的冷电机控制器不需要在航天器核心附近的电子箱中保持温暖，因此它们可以安装在离科学仪器更近的地方，不需要绝缘和较轻的电缆。

嵌入在 COLDArm“手腕”中的传感器为手臂提供反馈，使其能够“感觉”到各个方向的动作，就像人类将钥匙轻轻插入钥匙孔并转动锁一样。该设备称为六轴力扭矩传感器，也可以在极寒条件下运行。

除了使用专为商业用途设计的相机外，COLDArm 还利用了其他已在 Ingenuity 上得到验证的技术：类似于消费类智能手机中使用的强大处理器和JPL 开发的名为F Prime的开源飞行软件。与火星直升机一样，COLDArm 可以自主运行、执行任务、收集图片和传感器数据，而无需来自地球上的任务控制器的实时输入。

Motiv Space Systems 是 COLDArm 的合作伙伴，它开发了冷电机控制器，还制造了机械臂的各个部分，并在该公司位于加利福尼亚州帕萨迪纳的工厂使用 JPL 提供的零件进行组装。

COLDArm 项目由月球表面创新计划资助，并由NASA 空间技术任务理事会的游戏规则改变发展计划管理。帕萨迪纳的加州理工学院为 NASA 管理喷气推进实验室。