
深海是地球上人類唯一未涉足的神秘領域,奇特的海洋生物和豐富的礦産資源讓人垂涎欲滴,但因為一直沒有找到能抵抗深海壓強的材料,我們也隻有望洋生歎。目前由高強度钛合金制造的潛艇一般也隻能潛到海底500米左右,要是它膽敢潛到10000米,壓強會像擀面粉一樣把它擀成一塊又薄又平的鋼闆。如果将埃菲爾鐵塔丢到10900米的馬裡亞納海溝,分分鐘給你壓成一張照片。那有什麼辦法制造一個能克服海底壓強機器人,為人類探尋奧秘無窮的深海呢?科學家為之研究了上百年,一無所獲,受到生活在深海那群牛掰哄哄的海魚無盡鄙視和無情嘲笑,有那麼難嗎,現成的作業都不會抄。
01 柔性機器人
其實科學技術一直在那裡,不離不棄,科學家的工作就是發現,關鍵是找到破譯密碼。經過無數次的實驗,浙江大學的研究人員終于從深海獅子魚身上找到了神奇密碼,他們利用仿生學,制造出讓世界震驚的軟體深海機器人。2019年,這隻化身為“豬堅強”的軟體機器人把壓強當空氣,居然在10900米深的馬裡亞納海溝遊蕩了近一個小時,不僅成為當天海溝裡頂級流量明星,也成為潛水界被膜拜的超級偶像。
2020年3月3号,當世界權威雜志《自然》将這項來自浙江大學的研究成果刊登出來後,那些研究了一輩子的老科學家頓時捶胸頓足、長歎不已,這麼簡單我怎麼就沒想到呢?
最了不起的是,這台機器人渾身上下,沒有一處使用傳統的剛性容器來保護機器人上的裝置,而是使用了柔性的矽膠來作為機器人軀幹部分的主要材料。機器人的大腦和内髒呢——也就是包括控制晶片、電池、電壓放大器等等這一系列的電子元器件,居然就僅僅在這團柔軟矽膠的包裹之下,可以在深海裡面正常地運轉了!那麼他們是怎麼克服壓強的呢?
02 設計靈感
能潛到8178米鈍口獅子魚,其柔軟的身體怎樣化壓強于無形呢?科學家研究發現,原來獅子魚不僅面容姣好,而且骨骼奇佳。普通魚身上的骨頭是一根一根互相連接配接的,骨架非常完整,而獅子魚的骨骼細碎狀地分布在凝膠狀柔軟的身體中,看起來就好像缺了一些部分,互相之間的連接配接比較松散,而且頭骨上分布許多洞。會不會是這種松松垮垮的結構提高了深海魚的抗壓能力呢?是以研究人員在設計機器人的時候,就嘗試把一塊完整的大電路闆,拆成很多分散的小闆,每個小闆上的電子元器件也盡量互相間隔得遠一點。這種獨特設計,果然取得了很好的效果。僅僅讓機器人的控制電路包裹上一層矽膠,就可以在深海的巨大壓力下面正常工作了。
隻有金剛不壞身還不行,還要讓軟體機器人能在海底自由溜達,成為一隻會遊泳的魚。由于傳統的機械結構很容易被海水壓力弄壞,于是研究人員創造性地用“人工肌肉”制作出了可以在深海遊泳的兩個魚鳍,這種新型驅動裝置能讓機器人在海底以每秒5厘米的速度遊動。盡管“人工肌肉”目前的動力比較弱,但它的結構非常簡單,出故障的機率很低,當然也就C位出道了。還有更美的是,這種機器人的成本,比傳統的鐵皮罐子潛水器要低将近80%。
神秘的海洋深處一直是人類的禁區,目前我們還隻探索了其中的5%的區域。海底機器人為我們找到努力方向,随着科學發展,體型更靈活,成本更低的海洋機器人會不斷出現,相信人類一定可在海洋深處高唱:“掀起你的蓋頭來,讓我看看你的臉。”