寒冬腊月，远在我国西北大漠深处的敦煌最低气温已达零下20摄氏度。伴随晨光熹微，很多游客来到世界文化遗产莫高窟参观游览。天南海北的口音中，交织着人们对千年文化艺术的向往。
数十年来，一代又一代文物保护工作者迎着大漠风霜和漫漫黄沙，日复一日、年复一年守护着敦煌文物。如今，文物保护工作日益呈现信息化、数字化特征，航天技术也在文物保护领域“大显身手”，守护着古老的文化遗产。
春节前夕，记者前往敦煌研究院，在多场耦合实验室的模拟墓葬中了解到航天智能机器人在墓葬壁画保护中的应用。
墓葬壁画保护新思路——造一个机器“消杀员”？
敦煌研究院保护研究所副研究馆员张化冰介绍，壁画可大致分为石窟寺壁画、墓葬壁画、殿堂壁画及馆藏壁画。
通常情况下，墓穴一经发掘后，墓葬壁画保存的原有环境平衡就被打破，自然光照、温湿度波动、微生物和有害气体等因素都会对墓葬壁画造成一定影响。
对文物保护工作者来说，墓葬壁画原位保护一直是难点和热点。墓室空间复杂、易滋生微生物等因素导致墓葬壁画原址保护的难度增大。其中，对于微生物的防治，依靠传统的化学消杀方法无法做到广谱、高效，对操作人员和环境都会产生影响。
为解决墓葬壁画原位保护问题，2020年敦煌研究院牵头承担国家重点研发计划项目“墓葬壁画原位保护关键技术研究”，针对不同类型的墓葬壁画，开展了墓葬壁画制作材料和工艺、典型病害劣化机理、墓室环境变化预测和控制、微生物产生机理及辐照灭菌方法等研究。
作为本项目的合作单位，中国科学院高能物理研究所根据需求研制了用于墓室壁画原位保护的智能移动式辐照灭菌装置，航天科技集团五院529厂承担了该装置的机械运动部分研制工作。
此前，辐照灭菌技术被广泛应用于医疗器材灭菌，为超过60%的一次性医疗器材作出贡献。同化学灭菌剂相比，辐照灭菌具有穿透力强、灭菌彻底、不污染环境、能耗低等优点。
虽然529厂已从事平台车技术开发工作近10年，产品可以适应多种地面环境，但面对珍贵的不可再生的文物，如何在完成墓葬壁画微生物防治的前提下，不影响文物本体的安全，对研发团队来说仍是一个全新的挑战。
从“天舟”到“墓葬壁画”——航天牌“文物保护员”
张化冰介绍，大型墓葬的主墓室常见结构是“侧壁+穹顶”，各种因素使其壁面变得凹凸不平，因此在消杀的时候需要随时修正机械臂末端姿态，实现单次消杀光束覆盖率最大化。
针对高能所团队提出的“巧而精，安全当先”要求，经过集智攻关和研讨，529厂项目团队根据仿真墓室的构型，规划出了双车拼接平台的全墓室域工作站位与机械臂消杀轨迹，利用激光导航，实现了可移动机器人全系统的自动位置找准，促进平台小型化和精确控制。
高能所团队负责电子束源系统、机械系统及安全联锁系统等控制系统集成工作，开发了智能化移动式辐照系统，通过多智能平台协同控制，实施远程全壁画面辐照消杀，实现了文物和人的双“安”保护。
在模拟墓葬中，记者看到了这台机器“消杀员”。它携带了激光测距传感器和激光避障传感器，具有自主避障功能。如果遇到障碍物，机器人能够带动杀菌装置逐步后退，直到距离障碍物20毫米以外，确保杀菌装置及壁画安全。据悉，相关技术曾在天舟货运飞船舱体切边、卫星铣面时成功应用。
在装置研发过程中，项目团队人员多次前往试验现场。“虽然目前只能在模拟墓葬中看到它的身影，但一想到航天技术未来能够在文物保护领域发挥作用，为我们国家墓葬壁画的保护提供技术方面的一些保障和支撑，就觉得我们所做的一切都是有意义的。”航天科技集团五院529厂高级工程师徐建萍说。
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