NASA 全新探測車 ERNEST 亮相：引入 AI 自主導航與主動懸掛系統，速度超越現役型號十倍

NASA 測試新一代火星及月球探測車 ERNEST：速度提升十倍、具備自主越障能力

自從 1990 年代末第一部火星探測車登陸紅色星球以嚟，人類嘅太空探索任務取得咗巨大嘅成就。不過，即使係最新一代嘅探測車，喺實際運作上依然面對唔少物理同技術限制。為咗應付未來更嚴苛嘅月球同火星地形，美國太空總署（NASA）近日展示咗一款名為 ERNEST（Exploration Rover for Navigating Extreme Sloped Terrain，應對極端斜坡地形探索探測車）嘅全新原型機，喺機動性同自主決策能力上實現咗重大突破。

ERNEST 探測車沙漠測試成功

NASA 轄下嘅噴射推進實驗室（JPL）近期喺南加州嘅科羅拉多沙漠（Colorado Desert）完成咗 ERNEST 探測車嘅實地測試。喺為期七日嘅斷續測試入面，工程團隊盡量減少人為干預，而 ERNEST 成功喺 37 小時內行駛咗大約 16 英里（約 26 公里）。

呢部原型機目前長度為 4 英尺（約 1.2 米），配備四個網狀車輪。測試數據顯示，ERNEST 嘅最高時速達到 0.6 英里（約 1 公里/小時）。雖然呢個數字聽落去唔算特別快，但對於太空探測車嚟講，呢個速度已經比現役嘅火星探測車快足足一個數量級（Order of magnitude）。

深入了解 ERNEST 探測車嘅核心技術突破

ERNEST 嘅研發目標，係為咗解決現役探測車遇到嘅痛點，並且為未來更長距離、更高速度嘅星際任務鋪路。以下係 ERNEST 嘅三大核心技術升級：

1. 捨棄傳統六輪設計，引入混合式主動懸掛系統

由早年嘅旅居者號（Sojourner）到現時嘅毅力號（Perseverance），NASA 嘅火星探測車一直依賴「搖臂轉向」（Rocker-bogie）被動懸掛系統。

呢個經典系統透過支點同支柱，令六個車輪喺不平坦嘅表面上依然能夠保持貼地，平均分佈車身重量。不過，當面對極度陡峭嘅斜坡或者佈滿岩石嘅地形時，現役探測車往往需要繞長路前進，甚至會導致車輪嚴重磨損。

ERNEST 破格採用四輪設計，並配備全新嘅主動懸掛系統（Active Suspension）。車身前方有兩個動力關節連接萬向節（Gimbal），令探測車可以做出多種複雜步態，例如：

• 蠕動前進（Squirming）
• 車輪步行（Wheel-walking）
• 攀爬障礙物（Obstacle-climbing）

ERNEST 能夠獨立升起每一個車輪，直接跨越以往會阻礙好奇號（Curiosity）同毅力號嘅障礙物。此外，透過離合器機制，ERNEST 可以因應地形同能源消耗需求，喺「主動懸掛」同較慳電嘅「被動懸掛」之間自由切換。配合四個可轉向車輪，佢甚至可以橫向移動，具備全方位行駛能力。

2. 速度大幅提升，實現「星際公路旅行」

受制於地形同避障系統，現時被 NASA 視為表現出色嘅毅力號，喺平地嘅最高時速亦只有不足 0.1 英里。緩慢嘅速度限制咗科學家可以探索嘅範圍。

ERNEST 喺沙漠測試中展現出高達 0.6 英里嘅時速。參與月球任務嘅 JPL 行星科學家 James Keane 形容：「配備呢款載具，你絕對可以喺月球或者火星上進行一場科學公路旅行。」速度嘅提升意味著未來嘅探測任務可以喺有限嘅任務周期內，覆蓋更廣闊嘅區域，收集更多樣化嘅地質樣本。

3. 結合人工智能，強化自主決策與導航能力

太空通訊存在嚴重嘅時間延遲，由地球發送指令到火星往往需要數十分鐘。傳統探測車主要依賴地球上嘅操作員利用搖桿控制（Joysticking）嚟指示避障路線。

為咗令 ERNEST 具備「獨立思考」能力，研發團隊引入咗強化學習（Reinforcement Learning）呢種人工智能技術。JPL 嘅動態與實時模擬實驗室（Dynamics and Real-Time Simulation Laboratory）建立咗一個高精確度嘅虛擬環境，輸入咗大量實際地形數據。

ERNEST 嘅 AI 系統喺超級電腦叢集上進行咗數千小時嘅虛擬訓練，學習如何應對沙丘、碎石堆同陡坡。訓練完成後，團隊喺 JPL 嘅火星模擬場地（Mars Yard）進行實測，結果證實 ERNEST 能夠完全自主地運用主動懸掛系統，規劃最有效率嘅路線，自行決定攀越或者繞過危險障礙物。

比較：ERNEST 原型機 vs 現役毅力號（Perseverance）

為咗令讀者更清楚新舊技術嘅差異，以下整理咗 ERNEST 原型機同現役最新火星探測車毅力號嘅主要規格比較：

(註：ERNEST 目前仍處於原型測試階段，最終任務規格可能會有所調整。)

點解太空探索需要新一代機動技術？

NASA 過去三十年嘅探測任務累積咗豐富嘅數據，科學家發現真正有科研價值嘅目標（例如可能藏有古代生命痕跡嘅隕石坑邊緣、深谷，或者月球南極嘅永久陰影區），通常都位於地形極度險要嘅位置。

JPL 首席技術專家 Hari Nayar 指出，雖然搖臂轉向系統過去三十年非常成功，但學界對機動性同地形互動嘅理解已經大幅加深。現役探測車嘅鋁製車輪喺尖銳岩石上行駛時，經常會出現破損甚至穿洞嘅情況。研發具備主動跨越能力嘅 ERNEST，正是為咗減少對硬體嘅物理磨耗，同時突破以往「去唔到」嘅地理盲區。

太空探索嘅未來發展與應用場景

ERNEST 項目由 2022 年開始，目前獲得 NASA 火星探索計畫（Mars Exploration Program）及探索科學策略與整合辦公室嘅資金支持。

JPL 任務概念自主系統負責人 Issa Nesnas 表示，呢啲測試有助於完善機動硬體同自主軟體。團隊未來嘅目標係將 ERNEST 嘅核心技術，整合到一台體積比原型機大一倍嘅正式版探測車上。

無論係未來尋找火星生命痕跡，定係為阿提密斯計畫（Artemis Program）中嘅太空人建立月球基地進行前期勘探，具備高速長途行駛能力、能夠克服極端光線同惡劣地形嘅新一代探測載具，將會扮演無可替代嘅角色。

總結

ERNEST 探測車嘅出現，標誌著 NASA 喺行星表面機動技術上嘅重要思維轉變。由傳統嘅六輪被動避震，走向四輪主動懸掛，並將複雜嘅路線決策交托畀人工智能，呢啲革新都旨在大幅提升任務效率同探測範圍。雖然 ERNEST 距離真正升空執行任務仲有一段時間，但呢次沙漠測試嘅成功，無疑為人類探索月球同火星嘅宏大藍圖注入咗一枝強心針。