三輪車上的太空設計挑戰賽

兩個人蹬着一輛雙人三輪車，穿過被警戒線圍起來的沙地。一個陡坡擋住了去路，他們只能後退一段距離，然後鉚足了勁蹬踏板衝過去……

這是某種體育運動嗎?這其實是由美國宇航局舉行的學生太空設計挑戰賽的其中一項，來自多個國家的中學生與大學生製造漫遊車、迷你火箭或電腦程序等參賽，其中的優秀作品還將成爲未來太空探索設備的一部分。

人力漫遊車

每年，數百名學生會來到美國宇航局的太空飛行中心附近參加漫遊車挑戰賽。他們要駕駛自己團隊製作的雙人車在賽道上前進，賽道長約800米，其中有斜坡、石頭等障礙，以模擬隕石坑、裂縫和古老河牀等外星地形。

獲得“羽量級獎”的三輪漫遊車，它重40千克，是比賽歷史上最輕的。

這些漫遊車千奇百怪，有的擁有木頭輪子，有的簡陋到僅由鋼管焊接而成，有的則採用了3D打印，看上去頗具未來感。與靠電力驅動的真實漫遊車不同，它們都靠參賽者腳蹬踏板驅動。

穿越的障礙越多，參賽者就會獲得更高積分;途中還有額外的加分任務，如光譜分析、土壤採樣等，但完成這些任務需要攜帶更多設備，使車輛總重增加。

比的不是騎車

也許你會想：“一個人騎一輛山地自行車不是更輕鬆嗎?”但漫遊車挑戰賽並非尋常的騎車比賽，它考慮到的是外星壞境。

參賽團隊設計的車輪

兩輪自行車無法自己保持平衡，也無法搭載太多東西，難以擔當外星漫遊車的重任;而參賽團隊的人力漫遊車與真實漫遊車有許多共同點。人力漫遊車需要承受騎手們自身的體重，並克服複雜地形，因此，它需要有靈活而堅固的車輪與底盤;車上要有足夠的空間搭載科學儀器;車架還要可摺疊，以便火箭運載。不過，大家的腳力也會影響漫遊車的速度，所以每個團隊都會讓體能最好的人來擔當騎手。

並非只有積分最高的團隊獲獎，評委也會選出最輕的、最安全的漫遊車等等，這些作品都有獨特的結構優點值得借鑑。

火箭競技

參賽者扛着各式各樣的小型火箭，來到一片農場空地上。火箭有着多彩的塗裝，內部安裝着不同型號的引擎，這些是他們在老師指導下耗時9個月打造的得意之作。

將火箭擺放好後，隨着裁判的倒計時，一枚火箭拖着白煙迅速上升，觀衆還來不及鼓掌，它就飛至1800米高;下一枚火箭則在半空中失控，未達到目標高度;第三枚展開降落傘失敗，高速砸向了地面……

在發射挑戰賽中，參賽者可以比拼誰的火箭飛得更高，或挑戰有效載荷任務，製作有特定功能的設備並安裝在火箭上。每年的有效載荷任務都有不同，比如讓火箭在下降時放出一架無人機、開發落地後自動恢復直立的行星着陸器等等。

宇航員當裁判

太空探索不僅需要火箭和漫遊車，小工具也很重要。中性浮力實驗室挑戰賽就着眼於宇航員隨身攜帶的實用工具，比如在艙外進行太空漫步時配備的相機支架、在月球表面記錄樣品大小位置時使用的標記、修復破損太空艙所需的補丁等等。

這一比賽的裁判就是宇航員。在中性浮力實驗室，人們靠水的浮力來模擬太空的微重力環境，宇航員帶着參賽團隊製作的工具進入水中，測試它好不好用。

有的工具看似沒有很高的科技含量，卻非常符合宇航員的需要。比如在2018年，一個團隊製作的割線器脫穎而出，宇航員戴着厚重的手套也能方便地操作它，剪斷細小的線纜，並把廢棄的斷線掛在工具後方，避免其成爲太空垃圾。這個割線器在第二年就被帶上了太空，在維修國際空間站時派上了用場。

程序員的對決

如果你在學編程，也許將來就能參加類似應用程序開發挑戰賽的編程賽事。在這一競賽中，宇航局專家會提出技術問題，交給初中生和高中生去解決。

阿爾忒彌斯3號任務計劃在2025年展開，讓宇航員登陸月球南極並停留大約一週。因此2023年挑戰賽的任務是創建一個月球版地圖APP，將月球的南極區域以三維地圖的形式顯示出來，並使APP具有基本的導航功能，還能夠接收來自地球的信號。

經過7周的努力，10個團隊提交了他們製作的程序。程序能呈現月球表面的高度和坡度變化，利用尋路算法爲宇航員繪製最佳路徑，並通過繞月衛星與地球建立通信鏈路。

大創意挑戰

人類如果要在外星球生活，還需要更多樣化的設施。大創意挑戰可以稱得上是“腦洞大集合”，每年都有新的主題，例如2019年，參賽團隊需要設計具有生產、生活功能的外星基地;2022年，他們要開發能在極端地形移動的異形機器人;2023年的主題是在月球上生產金屬產品。

異形機器人

月球合金生產廠

參賽者要根據這些主題設計出某種技術概念，入選的團隊將獲得35萬至100萬元的獎金，以將他們的作品變爲現實。

行星溫室

這個封閉式的小型基地是大創意挑戰的獲獎作品之一，它的目標運行壽命爲15年，將爲4名駐紮在火星的宇航員提供足夠的食物。自動水培生長系統可以培育植物，它附屬的冰室可以循環回收熱能、水、氧氣和二氧化碳等。溫室外圍的環形跑道還可用於鍛鍊。

每年，有數萬名學生參加挑戰賽，不少參賽者在多年後進入到航空航天行業，成爲了工程師、研究員或宇航員。如果你熱愛探索太空，不妨發揮想象力，自己構思一些太空工具或設施，也許這些奇思妙想會給科學家或未來的你帶來啓發。