- 德國研究人員開發無需衞星的火星導航系統。
- 該系統結合星體和太陽感應器與無線電信標網絡。
- 機器人羣體將協同探索火星的巨大峽谷系統。
- 成功後可助於探索傳統探測器難以到達的區域。
德國的研究人員正在開發一套導航系統，旨在幫助自主機器人羣體在火星上探索，而無需依賴衞星定位。這項技術將結合星體和太陽感應器與無線電信標網絡，使機器人能夠在火星的艱難地形上確定其位置和方向。這項工作是 VaMEx-ARES 一個為期三年的新研究項目的一部分，涉及維爾茨堡大學。德國航天中心（DLR）已向該大學的兩個研究團隊撥款約 154 萬美元，以支持這項於 2026 年 10 月開始的工作。
該項目是更大規模的 VaMEx 計劃的一部分，該計劃旨在探索瓦雷斯馬裏納瑞斯（Valles Marineris），這是火星上一個延伸約 1864 英里的巨大峽谷系統。其提議的機器人羣體將包括飛行、行走和輪式機器，協同工作以調查該地區，包括可能存在的地下洞穴。
火星導航的挑戰
火星的導航無法依賴 GPS 與地球不同，火星上並沒有導航衞星網絡可供機器人用來確定其位置。這使得自主探索變得特別具有挑戰性，尤其是當機器需要在不平坦的地形上運作並進行協調時。維爾茨堡大學衞星通信和雷達系統教授古伊多·迪特爾（Guido Dietl）正在領導一項導航系統的研究，以應對這一問題。他的團隊計劃將星體和太陽感應器的測量數據與通過無線電信標網絡收集的定位數據相結合。
該系統將使用超寬頻（UWB）技術來測量與信標之間的距離和角度。通過結合這些測量結果，機器人應能獨立計算其位置和行進方向。研究人員打算逐步將導航硬件和軟件整合到機器人羣體中，並通過未來類似火星的現場測試來驗證系統。
SkyCAM攝像系統的開發
另一個研究重點是開發 SkyCAM，這是一個由維爾茨堡大學空間技術教授哈坎·卡亞爾（Hakan Kayal）團隊創建的攝像系統。該系統旨在自動檢測天空中短暫現象，包括閃電、雲層形成和流星。研究人員目前正在對其進行調整，以便整合進入 Janus 火星探測器。該團隊還計劃在 2027 年 4 月 5 日至 18 日的奧地利空間論壇 AMADEE-27 類似任務中測試 SkyCAM，該任務將模擬火星上的條件，以幫助研究人員在未來的太空探索中評估設備。
研究人員希望在測試期間部署兩到三個 SkyCAM 站點。通過從不同位置記錄相同的移動物體並同步數據，這些攝像機可以幫助估算物體的距離、速度和飛行路徑。這些資訊還可以支持機器人羣體的導航，使不同的機器能夠共享觀測結果並協調其運動。
VaMEx 自 2012 年以來已經運行，並進入其第四個發展階段。最新的工作基於之前的研究，團隊現在正在開發協調不同類型機器人所需的硬件、軟件和系統架構。更廣泛的 VaMEx-ARES 聯盟包括不來梅大學、德國人工智能研究中心、布倫瑞克工業大學、埃爾朗根-紐倫堡大學和亞琛工業大學的研究人員。這些技術尚未準備好部署到火星。研究人員首先將導航和感應系統整合到機器人羣體中，並通過類似任務和現場測試進行測試。
如果成功，這項工作將有助於未來的任務探索對傳統探測器難以到達的區域，包括深谷和地下環境。
無需衞星導航系統的潛在影響
火星探索面臨的主要挑戰之一是缺乏導航衞星，這使得自主機器人的定位更加困難。德國研究團隊的導航系統旨在解決這一問題，透過結合多種感應技術，提升機器人在火星艱難地形中的自主性。這不僅能增強機器人的探索能力，還可能為未來的火星任務提供新的技術基礎，特別是在探索難以到達的地區方面。SkyCAM系統的開發則進一步強化了機器人羣體的協同作業能力，顯示出多技術融合的潛力。