综述：小天体采样机器人的进展

《SPACE SCIENCE REVIEWS》：The Progress of Small Celestial Bodies Sampling Robots

本综述系统回顾小天体（SCBs）探测任务，总结SCBs采样机器人（SCBSRs）的基本概念、结构组成与运行特性，分析极端空间环境与未知表面特性对技术发展的挑战，并展望其在太阳系演化研究、生命起源探索及资源开发利用方面的应用前景。

　　

Abstract

小天体（SCBs）探测对于理解太阳系演化、地球生命起源及资源开发利用具有重要意义。岩石采样与原位分析作为有效探测手段，依赖小天体采样机器人（SCBSRs）实现样本采集与现场分析或返回任务。本文综述既往SCBs探测任务，简要分析当前探测方法，系统归纳SCBSRs的基本概念、结构组成与运行特性，深入探讨SCBs极端空间环境及其未知复杂表面特性对SCBSRs的技术挑战，明确发展关键问题。最后全面展望SCBSRs技术趋势，涵盖SCBs探测与样本采集的技术创新及应用前景。SCBSRs已取得重大里程碑成果，拓展人类宇宙认知，未来将以更基础的方式革新地表探测方法，更大成就可期。

小天体探测的科学价值与挑战

小天体（SCBs）作为太阳系演化过程的“化石”，保留着原始星云物质成分，为研究行星形成机制、有机分子分布及水资源起源提供关键证据。其微重力环境与复杂表面结构（如疏松壤层、尖锐岩块）对采样机器人（SCBSRs）的锚定稳定性、采样精度及移动适应性提出极高要求。极端温度波动、高辐射环境进一步制约仪器寿命与数据传输可靠性。

SCBSRs的技术架构与运行特性

SCBSRs通常由采样机构、导航系统、动力模块与通信单元构成。采样机构需适应多样化地表特性，包括钻取式、铲取式与接触式采集方案；导航系统依赖视觉里程计与激光雷达实现自主避障；动力系统多采用太阳能-蓄电池混合模式以应对光照间歇性。运行中需克服信号延迟、自主决策与机械臂协同控制等关键技术瓶颈。

表面特性对采样任务的制约

小天体表面特性（如风化层厚度、粘结强度、摩擦系数）的未知性直接影响采样策略制定。例如“龙宫”小行星的疏松表层要求SCBSRs采用弹跳式接触采样以避免陷入，而“贝努”小行星的坚硬岩质区域需设计低冲击钻取机构。微重力环境下采样反作用力易导致机器人位移，需通过多点锚定或推进器补偿实现稳定。

技术创新与未来展望

SCBSRs技术正向智能化、轻量化与多功能化发展。新型仿生采样机构（如针刺式吸附装置）、人工智能路径规划算法及在轨3D打印技术有望提升采样效率。未来任务将聚焦样本多样性采集、原位资源利用（ISRU）技术验证及多机器人协同探测，为载人深空探测与地外资源开发奠定基础。