![飞往火星的人形机器人：将电源连接到火星基地的机器人的概念图 [图像内容由人工智能生成]](https://alpha-bionic.info/wp-content/uploads/2026/11/humanoide-roboter-mars-basis.jpg "人形机器人飞向火星：第一批建设者为何可能是机器 1 [图像内容由人工智能生成]")
未来火星基地上的第一次实际操作，可能由机器完成：机器人接上电源线，检查接口，确认设备能否运行。没有人需要为此穿上航天服，也不消耗供人呼吸的空气。如果发生故障，首先承担风险的是硬件，而不是人的生命。
这正是让人形机器人飞向火星的技术吸引力。具有人类般手臂、手部乃至双腿的机器，或许能在宇航员抵达前准备基础设施，并在两次载人任务之间监测设备、使用工具和维护基地。
但在地球上搬运箱子的机器人和火星上可靠的工人之间存在着巨大的发展差距。仅有技能是不够的。关键因素是能源供应、环境适应能力、自主性、可修复性以及将机器安全运送到地面的运输系统。
该分析检查了哪些基础实际存在、哪些参与者正在致力于这些基础以及可靠技术的终点。所描述的任务场景是现有开发的技术推导，而不是已经决定的操作计划。这三幅图像都是 Alpha Bionic 专门制作的 AI 概念插图，并不展示真实的火星任务。
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人形机器人今天能飞到火星吗？
原则上，人形机器人可以作为合适航天器的有效载荷进行运输。更困难的问题是：它能否在着陆后自行脱离并在数月内做有用的工作？
这里评估的公共消息来源尚未提供如此完整的操作链的任何证据。重要的子功能被记录下来：国际空间站上的人形机器人、地面实验室中的移动操纵、轨道远程控制以及火星上专用机器的长期运行。
这些差异决定了一项令人印象深刻的公告是否会成为一个可行的太空项目。
人形机器人在展会上表现出色，并不意味着它通过了低气压环境验证。它能完成演示任务，也不代表它能可靠应对未知故障。即使经受住太空飞行，也不等于它随后能在火星尘埃中长期工作。
可运输性、可作业性和长期作业能力是三个不同的发展目标。
然而，已经证明类人机器人可以在太空中使用：Robonaut 2 于 2011 年抵达国际空间站。这是重要的一步，但是在受保护的空间站内而不是在外星行星表面。 资料来源：NASA – Robonaut 2
为什么要让人形机器人飞向火星？
对于人类来说，火星是一个供给需求异常高的地方。乘员需要居住环境、食物、水净化、医疗选择以及免受外部威胁的保护。除此之外，还有由隔离、辐射和重力变化引起的压力，美国宇航局正在将其作为长期太空旅行的主要风险进行调查。 资料来源：NASA – 火星任务的风险
机器人同样需要保护和维护，但需求与人类不同：它不需要呼吸空气、进食或心理支持。首次无人先遣任务也可以设计为不让工作机器人返回地球。
因此，潜在优势必须从整个任务层面衡量。机器不必在每项工作上都胜过人类；只要能够完成某些必要操作，而不需要载人任务附带的生命保障设施，就可能具有价值。
这种能力在人员抵达前尤其有用。设备着陆，不代表设备已经可以投入运行。接口需要检查，部件需要解锁，测量结果需要核验，必要时还要排除故障。
利用同样的原理，机器人可以在人们离开后继续工作。这样一来，在两次探险之间，昂贵的研究站就不必完全无人看管。
美国宇航局准确地描述了这一前景：商业人形系统有一天可以在没有人类在场的情况下维护月球或火星上的设施。这是一个有制度背景的应用想法，但尚未得到实际实施的证明。 资料来源：NASA 衍生品——人形机器人协助装配线
关键的区别：为什么像人类？
许多支持火星机器人的论点也适用于漫游车、夹持臂和自动测量站。机器不需要呼吸氧气的事实并不能解释为什么它应该有两条手臂或两条腿。
人形系统的独特价值，在于它有望兼容为人类设计的工作环境。
为宇航员设计的空间站拥有人体尺寸的控制装置、服务端口、手柄和工具。具有适当伸展范围和两个灵巧手臂的机器人可以操作相同的设施。
需要一边固定物体、一边操作物体的任务尤其值得研究。例如，一只手臂稳住盖板，另一只手臂松开锁扣；一只手引导插头，另一只手扶住电缆。这样，一台机器人可能承担原本需要多种专用装置的维护任务。
然而，简单地像地球车间一样建立火星基地，然后希望机器人能够处理它是错误的。人员和机器的通用设计将更有意义：易于访问的维护点、清晰的标记、标准化的连接器和可更换的模块。
因此，类人形态将成为共享基础设施的一种手段。这本身并不是目的。
两条手臂可能比两条腿更重要
“人形”不一定意味着完全模仿人类的双足机器人。德国航空航天中心 DLR 的 Rollin’ Justin 将类人上半身安装在轮式移动平台上，用于研究灵巧的移动操作以及对宇航员的支持。 资料来源：DLR – Rollin’ Justin
这种组合对于火星站来说可能很有吸引力：手臂用于多功能工作，轮子用于合适的驾驶表面。腿是否能带来额外的好处必须通过具体任务来证明。
火星上的机器通过使其轮廓看起来更人性化而没有任何好处。
技术已经可以做什么：最重要的参与者
NASA：Robonaut 和 Valkyrie 作为技术基础
Robonaut 2 是 NASA 和通用汽车公司合作开发的。重点是熟练的操作：机器应该承担人类工作环境中的任务，并且在未来，机器应该在人们面临特定风险的地方工作。他在国际空间站的部署提供了在太空中的人形机器人技术的经验。 资料来源：NASA – Robonaut 2
瓦尔基里代表了开发的不同部分。两足研究机器人用于研究移动、熟练的操作。美国宇航局描述了与澳大利亚伍德赛德能源公司的合作，以进一步开发远程维护无人和远程能源设施的能力。
这种研究与航天存在明确联系：太空中的机器也必须在困难环境下接近并操作技术设施。不过，Valkyrie 仍是研究平台。在工业环境中接受测试，并不等于通过了火星环境的适用性验证。 资料来源：NASA – Valkyrie 和 Woodside
DLR 和 ESA：人与机器之间的分工
欧洲关于监督式自主操作的研究尤其相关。在 METERON SUPVIS Justin 实验中，国际空间站宇航员向地球上的机器人下达任务，Rollin’ Justin 利用自身的本地智能完成部分执行步骤。
原则很重要：人设定一个目标，而不是远程控制每个关节的运动。机器根据其感知和可用功能来执行订单。
实验是在模拟的行星工作环境中进行的。他们展示了轨道上的人类与地面上的机器人之间可能进行的协作。他们没有证明在实际的地球与火星连接上可以完全运行。 资料来源：DLR – METERON SUPVIS Justin
DLR 和 ESA 还使用 Surface Avatar 来研究异构机器人团队的控制。这个方向对于火星任务来说尤其合理：不同的机器承担不同的任务，而不是将所有功能塞进一个机器人身体中。 来源：DLR – Surface Avatar
特斯拉和 SpaceX：机器人和交通工具
特斯拉将 Optimus 定位为通用自主双足机器人的开发项目，明确列出的挑战包括平衡、导航、感知和与物理环境的交互。火星工作机器人也需要这些能力，但产品介绍本身不能证明其适合火星环境。 资料来源：特斯拉 – 机器人
埃隆·马斯克在2025年3月表示，希望用 Starship 将 Optimus 送往火星，当时提出的目标是2026年底。这类表态代表意向，而不是已确定的任务进度。2026年2月，他又表示将更加优先考虑月球。因此，早先提出的火星时间表不能作为始终不变的承诺来呈现。 记录三月公告 报告更改后的优先级
技术分工很明确：SpaceX 必须提供运输和着陆服务，特斯拉则必须提供合适的工作机器。这些系统之一的成功并不会自动证明另一个系统已准备就绪。
Apptronik 与工业发展
Apptronik 展示了太空研究和商业机器人技术之间的紧密联系。 NASA 记录了联合开发工作以及公司在 Valkyrie 环境中的技术根源。阿波罗机器人最初的目标是在陆地工业环境中进行有用的工作。 资料来源：NASA 衍生品 – Apptronik 和 NASA
这条工业路线对于后来的火星应用可能至关重要。在真实操作条件下的重复工作提供了磨损、维护和可靠性方面的经验。研究原型表明运动是可能的。经过工业验证的系统显示了成功的频率以及需要付出多少努力。
将其转移到火星需要其自身的开发和资格认证。
最大的技术障碍
1. 登陆火星不是包裹递送
在机器人开始工作之前，其运输系统必须将其安全地放下。美国宇航局指出，人类火星任务的大型有效载荷的着陆技术必须超越以前的机器人着陆架构的能力。
Perseverance（毅力号）将约一吨重的火星车送达地表。大型基础设施包属于另一种规模。单个人形技术验证机器人未必需要与完整基地一起着陆，但仍需要合适的着陆器、能源供应和安全抵达地面的路径。 资料来源：NASA – 大型火星有效载荷的挑战
这导致需求被略微低估：卸载也是任务的一部分。在执行第一个计划行动之前，损坏的坡道或位置不当的货物可能会阻碍部署。
2、寒冷、多尘、大气稀薄
火星大气层稀薄，温度波动很大。美国国家航空航天局 (NASA) 指出，全球范围内的气温范围约为 -153 至 +20 摄氏度。这些极值描述了不同的条件和位置；它们不是每个着陆点的每日温度曲线。 资料来源：NASA – 火星事实
对于工作机器人来说，特定使用场所的条件尤为重要。电池、润滑剂、密封件、相机和接头必须为此设计。
技术难度随着移动接口数量的增加而增加。熟练的手有很多磨损或污染会损害其功能的地方。在机器人需求概述中，美国宇航局将润滑、极端环境和敏感部件的保护等列为发展领域。 资料来源：NASA – 机器人技术需求
在任务设计方面，这意味着每一项附加功能都必须证明其保护和维护成本是合理的。
3.能量就是工作时间
人形机器人需要电力来驱动运动、感知、计算和通信。在寒冷环境下，还要维持适宜的工作温度。因此，即使停着不动，也可能持续耗能。
NASA 明确描述了火星任务的电池和电子设备的加热要求。灰尘和不利的环境条件也使太阳能供应变得更加困难。 资料来源：NASA – 火星电力和供暖
一个可行的操作概念必须回答机器如何到达充电站、当能源储备减少时它如何表现以及它如何在更长时间的电力生产限制下生存。
可能的解决方案是受保护的充电区域、可更换的能源模块或固定工作站的电缆供电。哪种变体有意义取决于任务。主要维护系统的机器人需要与长距离行驶的机器不同的系统。
所以，“机器人能够全天候工作”容易产生误导。它们不需要睡眠，却需要充电时间、维护和可靠的能源预算。
4.仅从地球进行远程控制是不够的
地球与火星之间的信号单程传播时间，随两颗行星的相对位置变化，大约为3至22分钟。发出命令后，反馈往往要过很长时间才能收到。 资料来源：NASA – 火星中继网络
对于控制面板旁的人员来说，速度太慢，无法抓住跌倒或立即纠正卡住的插头。
决定性的反应必须在现场进行。机器人需要快速控制、安全的运动规划以及中止不安全过程的能力。人们仍然可以做出更高级别的决策。
美国宇航局明确表示，由于延误和通信中断，火星任务的自主性需求不断增加。 资料来源：NASA – 火星通信中断和延迟
对于人形系统来说，这意味着：令人信服的语音界面只是一个开始。关键是工作指令是否成为可验证的、安全的行动。
5. 重力较小并不会自动使移动变得容易
火星上的重力约为地球重力的38%。物体在那里的重量较小，但保留其质量，因此保留其惯性。 资料来源：NASA – 火星一览
这导致机器人技术的前景好坏参半。提升需要较小的重力，而加速和制动重型部件仍然具有挑战性。同时，可用于地面接触和牵引力的力也会发生变化。
因此，在地球上训练的步态必须针对新环境进行调整和验证。此外，还有未知的地面：沙子、石头、斜坡和局部凹凸不平。
因此，任何想要将人形机器人飞向火星的人都必须进行演示，而不仅仅是在大厅地板上直立行走。
哪些工作真正有用？
一个合理的初始任务概况可以从现有的研究方向中得出。它比通用建筑工人的形象要窄得多。
早期的火星机器人可以打开标准化维护舱口、定位仪器、检查连接器并处理小型可更换模块。与清晰可辨的初始状态和目标状态一起工作将特别有用。
示例：仪器报告错误。机器人前往系统，拍摄连接，检查定义的连接，并在批准后更换可访问的模块。每个步骤都可以被监控和记录。
相比之下，要求机器人一开始就利用任意材料建成完整基地，并不现实。这需要同时掌握太多尚未证明的能力：施工物流、大力矩作业、复杂装配、故障诊断以及长期独立运行。
因此，第一台生产机器不必能够完成所有工作。它需要足够可靠地执行一些选定的任务，以证明其运输和运营成本是合理的。
氧气生产：这是机器人维护变得特别有价值的地方
在火星上长期停留的最重要要求之一是使用当地资源。 MOXIE 实验实际上是在毅力号上从火星大气中收集氧气。
MOXIE 在16次运行中总共生成122克氧气，最高产率为每小时12克，纯度至少98%。这是重要的技术验证，但还不是工业级供氧设施。 来源：NASA – MOXIE 任务完成情况
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美国宇航局称下一步的开发是一个能够产生、液化和储存氧气的完整系统。该物质既可用于呼吸系统，也可作为火箭发动机的氧化剂。 资料来源：NASA – MOXIE 和未来系统
这就是移动维护机器人可能的应用领域。更大的系统网络可以具有可访问的过滤器、插头连接或可更换的组件。
这是一个技术角度，而不是已经展示的技能。它们的吸引力在于多功能维护机器人可以照顾多个系统。前提条件是这些从一开始就设计用于机器人访问。
人形机器人相对于人类有什么优势？
最大的优点是使用时不会立即危及生命。危险的检查最初可以分配给机器。即使失败也会产生重大的财务和科学后果，但不会造成宇航员受伤。
第二个优点是时间解耦。机器人可以在机组人员之前到达并在他们离开后留下来。这将允许在人们依赖其功能之前进行基础设施测试。
第三，专用机器人和人形机器人组成的混合队伍可以并行工作。一台机器采集数据时，另一台可以重新布置仪器。不过，实际收益取决于这些操作需要多少人工支持。
第四，可以在不归还工作机器的情况下规划机器人前驱任务。这开辟了不同的风险状况和任务架构。
尚不能由此得出普遍的成本优势。开发、空间认证、备件、能源供应和支持可能非常昂贵。决定性因素是在整个任务期间成功完成工作。
| 标准 | 人类乘员 | 人形机器人 |
|---|---|---|
| 供应 | 需要适宜居住的环境和生物支持 | 需要电力、温度控制和技术维护 |
| 户外危险使用 | 对人们造成直接风险 | 硬件和任务目标的风险 |
| 未知问题 | 高度的灵活性和即兴发挥的能力 | 取决于经过验证的技能和自主性 |
| 不返回地球的长期驻留 | 对载人规划要求特别高 | 可用于合适的无人任务 |
| 探险之间的操作 | 要求人员时刻在场 | 基本上可以想象为无人支持 |
比较也揭示了边界：人类依然是非常灵活的问题解决者。面对意外情况，理解力、经验和临场应变往往至关重要。机器人先遣作业可以减少例行工作与危险暴露，让这些人类能力用于更关键的任务。
为什么火星车和特种机器仍然不可或缺
好的火星架构不会将所有任务都分配给类人机器人。
低轮车辆可能更适合运输重型货物。对于同一系统上的重复工作，永久安装的手臂就足够了。对于土方工程来说，为此目的设计的机器是显而易见的。
当同一套基础设施需要多种不同手工操作时，人形机器人尤其值得评估。其优势必须来自多用途能力，而不是外形。
合理的技术方案更像一个混合团队：运输车辆搬运载荷，专用机器处理材料，移动操作机器人检查和维护设备。只有在双足运动能够带来可验证额外价值的场景中，双足机器人 才是值得选择的方案。
因此，最具吸引力的系统可能不像未来最流行的图像那样像人类。
接下来技术上可能会发生什么？
可靠的发展路线应以经过验证的能力为基础，可以分为四个阶段。
首先，地球上的长期工作必须取得成功。 可重复的任务、低频率的干预和易于理解的错误处理至关重要。简短的演示并不能回答这些问题。
随后必须进行环境评估。 必须针对各个系统检查低压、温度变化、灰尘和辐射。同时，必须将持续几分钟的通信延迟和更长的连接故障纳入操作中。
第一次行星演示应该有一个狭窄的目标。 例如，机器人可以执行标准化维护任务并可靠地返回其供应点。仅此一点就已经是重大进展了。
只有这样，扩展到多个系统才有意义。 随着经验的增加，机器人团队可以交换模块、诊断彼此的故障并更长时间地维护基础设施。
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这张信息图展示的是从地球出发到持续运行的一种可能任务流程，并不代表已安排的航班或具有约束力的时间表。运输、安全着陆、能源供应和本地自主操作必须协同发挥作用，技术验证机才可能成为可靠的火星工作机器人。
在壮观的视频中很难被注意到的技能将特别有价值：机器人认识到它无法继续安全地工作，保护系统并等待决定。
对于火星任务来说，有控制的不作为可能比冒险的尝试更有价值。
一个严肃的火星机器人必须用什么来衡量
人形机器人是否应该飞向火星并不能仅仅根据它们的运行速度来决定。这些问题尤其相关：
- 系统在什么条件下重复处理哪些具体任务？
- 人们多久需要干预一次？
- 硬件通过了哪些环境测试？
- 每个成功完成的任务所需的能量有多高？
- 机器出现错误后能否达到安全状态？
- 如何更换易损件并弥补故障？
- 与火星车或固定机制相比，它有什么优势？
这些标准会将关于未来的主张转变为可验证的开发计划。与此同时，它们也防止进展被低估：即使在火星上进行有限的、可靠的维护操作，在技术上也将是非凡的。
最重要的第一步是工作连接
火星上的人形机器人是一个严肃的工程前景。真正的研究项目已经奠定了重要的基础。仍然缺少可靠的证据来证明这些能力在火星条件下共同发展形成一个永久有用的整体系统。
最有说服力的应用是基础设施的准备和支持。机器可以创造条件，使人们以后能够更安全、更高效地工作。
是否需要双腿，仍是开放的设计问题。两条灵巧的机械臂、坚固可靠的硬件和稳定的能源供应，可能更为重要。
人形机器人飞向火星后，最重要的时刻也许毫不壮观：一个接口卡紧，一套设备启动，一次测试确认运行正常。地球上的任务团队因此知道，未来的宇航员将少承担一项需要冒生命危险完成的关键操作。
![Nico Nuss [图像内容由人工智能生成]](https://alpha-bionic.info/wp-content/uploads/2025/12/Nico-Nuss_1-150x150.jpg "人形机器人飞向火星：第一批建设者为何可能是机器 4 [图像内容由人工智能生成]")
作者 Nico Nuss 自 2001 年起从事移动计算与自动化软件相关工作。他凭借多年的实践经验以及对前沿技术的浓厚兴趣，专注于机器人技术和人工智能领域。