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空间机器人:代替宇航员探秘

导读: 1997年7月,美国发射的首台火星表面运动机器人“索杰纳号”在火星上工作了3个月,发回数以千计的图像,让人们第一次对火星表面及天气情况有了全面了解。此后,“勇气号”“机遇号”“好奇号”空间机器人又陆续登陆火星...

  太空具有微重力、高真空、强辐射等特点,其恶劣环境使人在太空中的活动风险极高。于是,科学家们开始探索用空间机器人代替宇航员工作,完成抓捕、释放、装配、加注、维修、巡视、采样等多种作业任务,如美国航天飞机上的大型空间机械臂、“轨道快车”计划中的空间机器人等,它们可协助宇航员对航天器进行在轨维修、加注等服务;美俄等航天大国研制发射的“月球车”和“火星车”则可以在天体表面行走,对天体实施观测、采样等探测活动。随着机器人技术的发展,大量空间机器人应运而生,在太空领域发挥着日益重要的作用。

  可让成本昂贵的卫星重复使用

  自从人造卫星上天以来,维修保障困难、生存能力弱,一直是制约卫星发展与运行的“短板”。由于无法实施在轨燃料加注,一旦燃料耗尽,卫星就难以维持正常运行的轨道与姿态,成本昂贵的卫星就意味着寿终正寝。

  由于上述这些因素,卫星成了“一次性使用”的奢侈品,不仅其研制与发射费用居高不下,过分追求可靠性也使得新技术的应用发展缓慢。同时,一些大型复杂航天器发射对运载火箭提出了更高要求,也需要通过在轨装配降低航天发射技术难度与成本。

  人类实现载人航天飞行后,科学家试图通过宇航员进行卫星在轨维修、加注服务。1984年,美国宇航员完成了一颗故障卫星的修理,但成本高、风险大,使得有人在轨服务难以推广应用。2007年,美国首次利用空间机器人进行卫星在轨加注和模块更换试验,使太空无人自主在轨服务技术取得重大突破。

  2011年12月,美国又提出“凤凰计划”,其目标是发展具有精细操控能力的多臂空间机器人,以实现地球静止轨道废弃通信卫星的回收利用。随着在轨服务技术的成熟与广泛应用,未来航天将形成“制造-发射-运行-维护-更换”新的商业模式,大大拓展人类太空活动的价值空间。

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