寒冬臘月，遠(yuǎn)在我國(guó)西北大漠深處的敦煌最低氣溫已達(dá)零下20攝氏度。伴隨晨光熹微，很多游客來(lái)到世界文化遺產(chǎn)莫高窟參觀游覽。天南海北的口音中，交織著人們對(duì)千年文化藝術(shù)的向往。
數(shù)十年來(lái)，一代又一代文物保護(hù)工作者迎著大漠風(fēng)霜和漫漫黃沙，日復(fù)一日、年復(fù)一年守護(hù)著敦煌文物。如今，文物保護(hù)工作日益呈現(xiàn)信息化、數(shù)字化特征，航天技術(shù)也在文物保護(hù)領(lǐng)域“大顯身手”，守護(hù)著古老的文化遺產(chǎn)。
春節(jié)前夕，記者前往敦煌研究院，在多場(chǎng)耦合實(shí)驗(yàn)室的模擬墓葬中了解到航天智能機(jī)器人在墓葬壁畫保護(hù)中的應(yīng)用。
墓葬壁畫保護(hù)新思路——造一個(gè)機(jī)器“消殺員”？
敦煌研究院保護(hù)研究所副研究館員張化冰介紹，壁畫可大致分為石窟寺壁畫、墓葬壁畫、殿堂壁畫及館藏壁畫。
通常情況下，墓穴一經(jīng)發(fā)掘后，墓葬壁畫保存的原有環(huán)境平衡就被打破，自然光照、溫濕度波動(dòng)、微生物和有害氣體等因素都會(huì)對(duì)墓葬壁畫造成一定影響。
對(duì)文物保護(hù)工作者來(lái)說(shuō)，墓葬壁畫原位保護(hù)一直是難點(diǎn)和熱點(diǎn)。墓室空間復(fù)雜、易滋生微生物等因素導(dǎo)致墓葬壁畫原址保護(hù)的難度增大。其中，對(duì)于微生物的防治，依靠傳統(tǒng)的化學(xué)消殺方法無(wú)法做到廣譜、高效，對(duì)操作人員和環(huán)境都會(huì)產(chǎn)生影響。
為解決墓葬壁畫原位保護(hù)問(wèn)題，2020年敦煌研究院牽頭承擔(dān)國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“墓葬壁畫原位保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)研究”，針對(duì)不同類型的墓葬壁畫，開(kāi)展了墓葬壁畫制作材料和工藝、典型病害劣化機(jī)理、墓室環(huán)境變化預(yù)測(cè)和控制、微生物產(chǎn)生機(jī)理及輻照滅菌方法等研究。
作為本項(xiàng)目的合作單位，中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所根據(jù)需求研制了用于墓室壁畫原位保護(hù)的智能移動(dòng)式輻照滅菌裝置，航天科技集團(tuán)五院529廠承擔(dān)了該裝置的機(jī)械運(yùn)動(dòng)部分研制工作。
此前，輻照滅菌技術(shù)被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療器材滅菌，為超過(guò)60%的一次性醫(yī)療器材作出貢獻(xiàn)。同化學(xué)滅菌劑相比，輻照滅菌具有穿透力強(qiáng)、滅菌徹底、不污染環(huán)境、能耗低等優(yōu)點(diǎn)。
雖然529廠已從事平臺(tái)車技術(shù)開(kāi)發(fā)工作近10年，產(chǎn)品可以適應(yīng)多種地面環(huán)境，但面對(duì)珍貴的不可再生的文物，如何在完成墓葬壁畫微生物防治的前提下，不影響文物本體的安全，對(duì)研發(fā)團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)仍是一個(gè)全新的挑戰(zhàn)。
從“天舟”到“墓葬壁畫”——航天牌“文物保護(hù)員”
張化冰介紹，大型墓葬的主墓室常見(jiàn)結(jié)構(gòu)是“側(cè)壁+穹頂”，各種因素使其壁面變得凹凸不平，因此在消殺的時(shí)候需要隨時(shí)修正機(jī)械臂末端姿態(tài)，實(shí)現(xiàn)單次消殺光束覆蓋率最大化。
針對(duì)高能所團(tuán)隊(duì)提出的“巧而精，安全當(dāng)先”要求，經(jīng)過(guò)集智攻關(guān)和研討，529廠項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)根據(jù)仿真墓室的構(gòu)型，規(guī)劃出了雙車拼接平臺(tái)的全墓室域工作站位與機(jī)械臂消殺軌跡，利用激光導(dǎo)航，實(shí)現(xiàn)了可移動(dòng)機(jī)器人全系統(tǒng)的自動(dòng)位置找準(zhǔn)，促進(jìn)平臺(tái)小型化和精確控制。
高能所團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)電子束源系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)及安全聯(lián)鎖系統(tǒng)等控制系統(tǒng)集成工作，開(kāi)發(fā)了智能化移動(dòng)式輻照系統(tǒng)，通過(guò)多智能平臺(tái)協(xié)同控制，實(shí)施遠(yuǎn)程全壁畫面輻照消殺，實(shí)現(xiàn)了文物和人的雙“安”保護(hù)。
在模擬墓葬中，記者看到了這臺(tái)機(jī)器“消殺員”。它攜帶了激光測(cè)距傳感器和激光避障傳感器，具有自主避障功能。如果遇到障礙物，機(jī)器人能夠帶動(dòng)殺菌裝置逐步后退，直到距離障礙物20毫米以外，確保殺菌裝置及壁畫安全。據(jù)悉，相關(guān)技術(shù)曾在天舟貨運(yùn)飛船艙體切邊、衛(wèi)星銑面時(shí)成功應(yīng)用。
在裝置研發(fā)過(guò)程中，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)人員多次前往試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)?！半m然目前只能在模擬墓葬中看到它的身影，但一想到航天技術(shù)未來(lái)能夠在文物保護(hù)領(lǐng)域發(fā)揮作用，為我們國(guó)家墓葬壁畫的保護(hù)提供技術(shù)方面的一些保障和支撐，就覺(jué)得我們所做的一切都是有意義的。”航天科技集團(tuán)五院529廠高級(jí)工程師徐建萍說(shuō)。
附件下載：
