幽暗的仿真墓室中，兩輛平臺(tái)車(chē)依次穿過(guò)狹長(zhǎng)的甬道，完成拼接后，組成了一個(gè)搭載著機(jī)械臂和高能電子束輻照滅菌裝置的壁畫(huà)消殺機(jī)器人。這位“消殺員”面對(duì)壁畫(huà)揮動(dòng)起機(jī)械臂，像擦玻璃一樣，自上而下、有條不紊地工作起來(lái)，讓隱身于壁畫(huà)上的有害微生物無(wú)處遁形，為古老的壁畫(huà)注入了新的活力。

苛刻的作業(yè)條件

墓葬壁畫(huà)，承載著豐富的文化意義，不僅是人類(lèi)藝術(shù)的瑰寶，也是歷史的見(jiàn)證者。然而，保護(hù)這些珍貴的壁畫(huà)面臨著巨大的挑戰(zhàn)：封閉的地下環(huán)境、高濕度、暗淡的光線(xiàn)，加之壁畫(huà)本身歷經(jīng)歲月侵蝕，材質(zhì)脆弱……

墓葬壁畫(huà)如同百歲老人，想要用機(jī)器人對(duì)它們進(jìn)行消殺，必須克服重重困難：墓室甬道狹小，意味著機(jī)器人要足夠“瘦”，才能順利進(jìn)入“辦公地點(diǎn)”；墓室地面凹凸不平，意味著機(jī)器人的“腿腳”——輪系，要足夠強(qiáng)壯，才能減少在顛簸地面行進(jìn)時(shí)的振動(dòng)；此外，機(jī)器人還需要有驚人的“臂力”，才能搭載機(jī)械臂以及75公斤的載荷。

那么，是什么樣的機(jī)器人才能勝任呢？

雙車(chē)合璧

科研人員為了讓機(jī)器人順利通過(guò)墓室甬道，經(jīng)過(guò)機(jī)械建模、力學(xué)分析，最終選定了麥克納姆輪雙車(chē)拼接方案：每輛平臺(tái)車(chē)尺寸小于1米，配備4個(gè)輪組，能夠獨(dú)立全向移動(dòng)；兩車(chē)分別通過(guò)甬道后，在墓室內(nèi)“合體”，形成一個(gè)移動(dòng)平臺(tái)。麥克納姆輪的特殊設(shè)計(jì)，使機(jī)器人無(wú)需改變方向即可全方位移動(dòng)，為在復(fù)雜環(huán)境下的作業(yè)提供了極大的靈活性。

從太空到古墓壁畫(huà)：

科技的跨界應(yīng)用

古墓內(nèi)部潮濕，壁畫(huà)所在的側(cè)壁和穹頂常被侵蝕得凹凸不平。這要求機(jī)器人的機(jī)械臂末端能實(shí)時(shí)在線(xiàn)修正姿態(tài)，以保障高能電子束的出射面與壁畫(huà)覆蓋面垂直，這樣才能實(shí)現(xiàn)單次消殺的光束覆蓋率最大化。同時(shí)，機(jī)械臂末端要與壁畫(huà)保持一定的安全距離，以免高能電子束灼傷壁畫(huà)。

為此，科研人員為殺菌裝置配備了激光測(cè)距傳感器和激光避障傳感器——傳感器能實(shí)時(shí)測(cè)定距離，感應(yīng)到20毫米內(nèi)有障礙物時(shí)，機(jī)器人會(huì)自動(dòng)帶動(dòng)殺菌裝置逐步后退至離障礙物20毫米以外。

值得一提的是，這項(xiàng)技術(shù)曾應(yīng)用于太空探索，例如天舟貨運(yùn)飛船艙體切邊、衛(wèi)星銑（xǐ）面（詳見(jiàn)《知識(shí)就是力量》2023年8月刊），現(xiàn)在又在墓葬壁畫(huà)保護(hù)中發(fā)揮關(guān)鍵作用，展現(xiàn)了科技跨界應(yīng)用的無(wú)限可能。

科技的跨界應(yīng)用，讓古老的文物煥發(fā)新生，為文化遺產(chǎn)的傳承與保護(hù)開(kāi)辟了新的道路。它讓我們看到，科技不僅是推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步的強(qiáng)大力量，更是連接過(guò)去與未來(lái)的橋梁，讓人類(lèi)文明的光輝得以在時(shí)間的長(zhǎng)河中持續(xù)閃耀。

知識(shí)擴(kuò)展

高能電子束：精準(zhǔn)消殺

高能電子束具有一定的穿透能力，能夠在不破壞壁畫(huà)表面的情況下，深入微生物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)中，破壞其脫氧核糖核酸（DNA）、蛋白質(zhì)等關(guān)鍵生物分子，從而實(shí)現(xiàn)高效滅菌。這對(duì)于那些藏于壁畫(huà)表面或微小裂縫中的微生物尤其有效。

此外，與化學(xué)消毒劑不同，電子束輻射在消殺過(guò)程中不會(huì)留下任何化學(xué)殘留物，避免了化學(xué)物質(zhì)可能對(duì)壁畫(huà)或環(huán)境造成的長(zhǎng)期影響。

科研人員對(duì)墓室微生物進(jìn)行消殺的同時(shí)，探索了電子束輻照對(duì)壁畫(huà)材料的影響，開(kāi)發(fā)了適合墓室壁畫(huà)消殺的輻照工藝。并在敦煌研究院的模擬墓室開(kāi)展了示范應(yīng)用。該技術(shù)有望為文物滅菌提供了新方法。

（責(zé)任編輯 / 高琳 美術(shù)編輯 / 周游）