当火星探测器如2009年的“勇气号”陷入困境，地球上的工程师需精心策划解救方案，这一过程既精细又耗时。为避免未来天体探索中的类似危机，威斯康星大学麦迪逊分校的机械工程师们利用计算机模拟，揭示了火星探测车在地球测试中的一个关键缺陷。这一发现修正了人们对探测车在低重力环境下表现的乐观预期。

准确掌握探测器在低重力条件下的移动特性，是预防其陷入软地形或岩石区域的关键。传统上，研究人员通过制造轻质原型车在沙漠中测试，以模拟月球或火星环境。然而，威斯康星大学麦迪逊分校的丹·内格鲁特教授及其团队发现，地球引力对沙子的影响被忽视了。地球上的沙子因引力作用更坚硬，支撑力更强，而月球和火星的沙地则更为松软，这直接影响了探测车的牵引力与移动能力。

“我们需同时考虑引力对探测车及沙地的影响，”内格鲁特教授说，“基于物理的模拟对于分析探测车在颗粒土壤上的机动性至关重要。”该团队在《野外机器人杂志》上详细阐述了其研究成果，这些发现源于他们参与NASA资助的VIPER月球车模拟项目。利用Project Chrono这一开源物理模拟引擎，团队能够快速准确地模拟复杂机械系统，包括全尺寸月球车在“湿软”沙地上的行驶情况。

在模拟VIPER月球车时，团队注意到地面测试与月球机动性模拟结果存在差异，进而揭示了测试缺陷。Chrono模拟引擎不仅助力太空探索，还在地球上有着广泛应用，从精密机械表到美国陆军卡车和坦克的越野行驶分析。

“我们的研究对解决现实世界的工程挑战具有重要意义，”内格鲁特教授自豪地说。Chrono作为免费开源软件，虽面临开发工业级软件的挑战，但威斯康星大学团队持续投入，不断创新增强软件功能，以保持其领先地位。

更多信息： Wei Hu 等，《一项研究表明，利用重力偏移来准备地外移动任务具有误导性》，《野外机器人学杂志》(2025 年)。