未來登月新利器！旋轉機械手臂準備挖掘月球資源

記者林育如／編譯

距離人類重返月球已有半世紀，科學家與工程師正積極打造一款能在月球表面工作的「機器人挖掘手臂」，助力未來登月探險。這些機器人的目標是實現月球原位資源利用（ISRU），從岩石與月壤中提取水、金屬及燃料，為探險隊提供必需資源。近日，日本東北大學團隊發表研究論文，介紹了他們設計的旋轉桶式挖掘機器人原型，或將成為未來月球開採的核心工具。

在地球上，重型挖掘設備依靠自身重量輕鬆搬運大量物料，但在月球低重力環境下，這種方式行不通。傳統鏟斗或推土機可能只會「自顧自漂浮」，根本無法有效開採。為解決這一問題，研究團隊改採「桶式旋轉挖掘」設計：每次只挖取少量物料，所需力小，但通過高速連續運作，仍能在短時間內累積大量物料。此外，這種設計還能同時完成挖掘、裝載與運輸三大流程，避免傳送帶在含磨料的月塵中頻繁故障。

這一設計靈感部分來自 NASA 的 RASSOR 挖掘機，但東北大學與日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）則希望開發能在 2050 年前自主作業的「Moonbot」機器人。研究團隊為 Moonbot 設計了「螺旋桶」裝置，避免旋轉桶在運行時物料掉落，保持入口始終接觸月壤，出口略高於物料面，確保收集效率。

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實驗結果令人振奮：單臂原型可挖掘約 777 公斤／小時，耗電僅 0.022Wh／公斤；即便安裝在 Moonbot 「龍型」底盤上，效率仍提升至 839 公斤／小時。模擬真實任務的挖掘—運輸—重返作業流程後，效率下降至 172 公斤／小時，耗電 0.86Wh／公斤，但仍與現有系統相當。

研究團隊表示，未來可引入專門搬運車，讓挖掘手臂專注於挖掘，並增加感測器與控制系統，提升效率與耐久性，以應對月球極端環境。

這份論文代表了登月機器人開發的重要進展。旋轉桶挖掘手臂或許還未真正踏上月球，但不久的將來，它將開始翻動那塊沉睡了數十億年的月球土地，開啟人類在月球資源利用的新篇章。

資料來源：Universe Today、ResearchGate、Phys.org