太空螞蟻實驗揭秘

沈羨云

不知道你是否看過一本名叫《酷蟻安特兒夢幻記——邀游太空的螞蟻行》的童話書，里面描述了一個名叫“安特兒”的螞蟻，它沒有翅膀，卻夢想遨游太空。實際上，螞蟻上太空早已不是夢想。今天我們就來說一說螞蟻在太空的那些事兒。

“自行其道”的螞蟻引起了科學家的興趣

螞蟻是一種典型的、社會性生活習性的昆蟲，它的蹤跡幾乎遍布全球，除南極洲之外，其他各洲都可以見到它們。這群整天忙忙碌碌、爬個不停的小家伙，有兩個令人望塵莫及的特殊功能。

一個是它們有著超人般的觸角功能。螞蟻的觸角是它生活中最重要的器官，比其他任何器官都重要。它頭上的兩根觸角能時刻不停地接受外界信息。一只螞蟻找到食物后，匆匆忙忙奔回巢穴，在碰到另一只螞蟻時，就用觸角相互碰一碰，將食物的信息傳給對方。這樣，一傳十，十傳百，越來越多的螞蟻被帶出巢穴。另一個特點是螞蟻在尋找食物時，不論分頭行動，還是成群結隊，都像有人在無聲地指揮。根據斯坦福大學科學家的研究，螞蟻的這種習性是建立在數百萬年來形成的“規則”之上。螞蟻視力不佳，它們在尋找食物時主要依靠嗅覺和觸覺來指導自己的行為，而這種密切合作的方式，能使它們在尋找食物的過程中，可以更好地與其他螞蟻聯系，并在一定時間內搜索更多的區域。

小小的螞蟻，細細的觸角，卻蘊涵著如此深奧的學問，真令人佩服，也讓人深思。因此，它引起了機器人技術研究者的興趣。研究人員從螞蟻尋食中得到啟發一在無線通信已經中斷的情況下，是否可以讓機器人采用螞蟻的工作方式來支配自己的行動？

如果這個想法可以實現，那么當機器人進入有煙霧或灰塵的建筑物中進行搜索，外界的通訊中斷時，在危險的情況下機器人可以自行啟動一個新系統，靠自己來確定行動方向，整個搜索工作將會進行得更快。這種“自行其道”的機器人，不僅可用于地面，在太空也十分有用。當出現航天器著火、化學物污染、缺氧或出艙行走等通訊中斷的情況時，這種智能機器人就可以大展手腳，承擔搜救任務了。

小螞蟻上太空為研制機器人“打前陣”

仿生學是近年來發展起來的工程技術與生物科學相結合的交叉學科，它是一門通過研究生物系統的結構和性質，為工程技術提供新的設計思路及工作原理的科學。這門學科自產生以來，得到廣泛的發展和應用。例如，人們根據蝙蝠發射和接收超聲波的原理，發明了“千里眼”——雷達。那么，我們為什么不可以模仿螞蟻觸角的生物物理和生物化學機制，研制出更好的控制軟件，應用到智能機器人上呢？

要將螞蟻的特殊功能應用到智能機器人設計中，首要條件是要摸清螞蟻工作方式的規律和影響因素，才能建立模擬螞蟻行為的控制程序。在微重力環境中，人“走路”的方式與地面不同，要花更大的力氣，而且容易出現相互干擾，特別是在密度和互動率大時，干擾更大。那么，微重力環境下，螞蟻之間的接觸到底會發生多大改變？對螞蟻的搜索行為有多大影響？對此，大家心里都沒底。因此，生物學專家和工程人員合作，決定將螞蟻送上天，對它們在太空中的尋食方式進行研究，為今后新型機器人的研制“打前陣”。

讓科學家收獲諸多的3次太空螞蟻實驗

首先要說的是由美國紐約州錫拉丘茲市福勒中學學生們選送的太空螞蟻實驗。2003年1月16日，“哥倫比亞號”航天飛機升空時，就帶著15只螞蟻上了太空，可惜的是這15只螞蟻由于航天飛機爆炸成為殉葬品。

福勒中學學生們從2000年就開始準備太空實驗，他們翻閱資料、提出實驗設計、選拔上天的螞蟻、研制適合螞蟻太空生活的“螞蟻工坊”、進行多次地面實驗。這樣慘痛的結果，怎不令人悲傷。幾天后，為了紀念殉難的了名航天員，學生們化悲痛為力量，全心全意地投入到對已經獲得的數據分析、總結的工作中去。在“哥倫比亞號”航天飛機飛行的16天中，航天員每天多次觀察和拍攝螞蟻的行為和筑巢進程，共進行了80多次實驗，并將實驗的情況及時地傳送到地面。

學生們從一個互聯網鏈接中下載每日數據，對所收集的資料進行了回顧和分析，其中包括螞蟻行為的錄像和靜態照片。他們原以為上天的螞蟻也會像航天員一樣，分不清上下、行動遲緩、筑巢速度變慢。但是觀看太空發回的照片和錄像后，出乎學生們的預料，太空螞蟻比地面的螞蟻更活躍，它們像瘋子一樣發瘋地挖著地道。只是它們挖隧道的方式與地面螞蟻不同。地面的螞蟻是沿著螞蟻工坊的四周挖隧道，而太空螞蟻挖隧道的方向沒有規律，更隨意。為什么會出現這種情況呢？是太空的微重力環境“迷惑”了螞蟻，還是其他的原因，至今還是一個謎，這激勵了科學家和學生們想繼續研究的決心。

其次要說的是我國的太空螞蟻實驗。2004年9月27日，我國的第20顆返回式科學與技術試驗衛星發射時，也攜帶了4只活螞蟻、30個螞蟻卵上天。在遨游18天后返回地面時，4只成年螞蟻不幸“獻身”，在太空中孵化的小螞蟻也全都死亡。但20多個存活的螞蟻卵中卻有幾只小螞蟻破卵而出。

最后再來說說國際空間站上的太空螞蟻實驗。2014年1月是螞蟻家族史上最光榮的一頁，約800只螞蟻集體上國際空間站，進行了有深遠意義的太空實驗。據英國廣播公司報道，生物學家表示，被送上國際空間站的螞蟻仍能進行團隊協作探索一個新區域，盡管它們仍會從容器壁上掉下來。墜落之后，它們最長在半空中飄浮8秒鐘。在空間站的零重力環境下，螞蟻的“集體探索”活動雖然受到阻礙，但并沒有因此停止。

對于太空螞蟻實驗，BBC評論員仿照阿波羅登月航天員口吻評價道：雖然太空螞蟻實驗對于人類而言只是小小的一步，但是對于整個螞蟻種族而言卻是巨大的飛躍。