希臘神話中的阿戈納特人勇敢地面對尖銳的岩石、波濤洶湧的大海、魔法和怪物，找到了傳說中的金色羊毛。能源部費米國家加速器實驗室的一個新的機器人專案將分享同樣的名字和冒險精神。
阿戈納特的任務是透過航行到零下193度的氬氣海洋中，監測超大型粒子探測器的狀態。攝氏-像一些月亮一樣冷土星和木星。該專案於3月份投入資金，旨在創造有史以來最耐寒的機器人之一，不僅在粒子物理領域，而且在深空探索方面都有潛在的應用前景。
氬，一種常見於我們周圍空氣中的元素，已經成為科學家們為更好地理解我們的宇宙而進行的任務中的一個關鍵成分。在它的液體形式中，氬被用來研究被稱為中微子在Fermilab的幾個實驗中，包括MicroBooNE、ICARUS、SBND和下一代國際深埋中微子實驗.液體氬也用於暗物質像DEAP 3600，ARDM，MiniCLEAN和Darkside-50這樣的探測器。
液態氬有很多好處。它是密集的，這增加了臭名昭著的超然的中微子相互作用的機會。它是惰性的，所以被中微子相互作用擊中的電子可以被記錄下來，從而生成粒子軌跡的三維影象。它是透明的，所以研究人員也可以收集光“時間戳”的相互作用。它也相對便宜-一個巨大的優勢，因為沙丘將使用7萬噸的材料。
但是，液態氬探測器並非沒有挑戰。要產生高質量的資料，液體氬必須保持極冷和極純。這意味著探測器必須與外界隔離，以防止氬蒸發或受到汙染。在訪問受限的情況下，診斷或解決檢測器內的問題可能是困難的。一些液體氬探測器，如CERN，讓相機安裝在裡面，尋找泡沫或火花之類的問題。
為了保持低功率要求並避免液體氬中的干擾，Argonaut將沿著探測器一側的軌跡緩慢移動。它的主要功能是一個可移動的相機，但工程師們希望增加其他功能，如可擴充套件的手臂用於小型電子維修。
“用我們自己的眼睛看東西有時比從感測器上解讀資料容易得多，”費米實驗室物理學家jen raaf說，他在包括MicroBooNE、Lariat和沙丘在內的幾個專案中從事液態氬探測器的工作。
阿戈納特的想法是在費米(Fermilab)工程師比爾·佩利科(BillPellico)想知道是否有可能讓內部攝像頭移動時提出的。機器人相機聽起來可能很簡單，但在液態氬氣環境中進行工程設計卻帶來了獨特的挑戰。
所有的電子裝置都必須能夠在極冷、高壓的環境中工作.所有的材料都必須經受住從房間到低溫的冷卻，而不是收縮太多或變得易碎和碎裂。任何移動的部件都必須在沒有油脂的情況下平穩地移動，這會汙染探測器。
Pellico說：“你不可能有什麼東西掉下來、掉下來、短路，或者汙染液體氬，或者把噪音放進系統中。”
Pellico透過實驗室指導的研究和發展方案獲得了Argonaut的資金，該方案是為促進能源部國家實驗室的創新科學和工程研究而設立的。在這個專案的早期階段，這個團隊--Pellico，機械工程師諾亞·柯夫曼和梅林·王斯奎爾，以及中微子科學家弗拉維奧·卡瓦納--專注於評估部件和基本設計方面。第一個目標是證明在低溫環境中與機器人進行通訊、供電和移動是可能的。
柯夫曼說：“我們想要證明，我們至少可以擁有一臺相機，它可以在液體氬中移動、平底和傾斜，而不會汙染液體氬，也不會造成任何氣泡，其可靠性表明，它可以持續到探測器的壽命，”柯夫曼說。
該計劃是透過光纖電纜為阿戈納特供電，以免干擾探測器電子裝置。這個拳頭大小的機器人只有大約5到10瓦的功率來移動和與外界交流。
沿著探測器一側的軌道移動的馬達將位於寒冷的環境之外。相機會在冰冷的液體裡，移動得非常慢，但這並不是壞事--太快的速度會在術語中產生不必要的干擾。
“隨著我們的進步，我們將開始增加更多的自由度和更多的軌道，”Curfman說。
Argonaut未來的其他升級可能包括溫度探頭或電壓監測器、可移動的反射鏡和鐳射來校準光探測器，甚至還可以擴充套件帶有小型電子修理工具的武器。
Argonaut正在進步的許多技術將廣泛應用於其他低溫環境--包括空間探索。這個專案已經引起了一些大學的興趣，美國宇航局工程師們。
Pellico說，深空機器人“將前往它們能量很小的偏遠地區，其壽命必須和我們的探測器一樣長達20多年，而且它們必須在低溫下工作。”Argonaut團隊可以利用現有的機器人技術和Fermilab在低溫系統方面的專業知識來突破冷機器人的界限。
即使是主動星際探測器的外部，如旅行者1號和2號，也沒有達到液態氬那麼低的溫度--他們使用熱電加熱器來保持推進器和科學儀器的溫度，使其能夠正常工作。
“從來沒有在這種溫度下執行的機器人系統，”Pellico說。“據我所知，NASA從未做過，我們從未做過，也沒有人做過。”
