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太空望远镜建造新理念:机器人自动组装和维护

2016-07-21 09:32
科技潮人
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  7月21日消息,据国外媒体报道,太空望远镜拥有地基望远镜所无法比拟的优势。厚厚的大气层遮挡了地基望远镜的视线,而太空望远镜则可以帮助天文学家以一种独特的视角清晰地探测整个宇宙。然而,在太空中建造和维护庞大的太空望远镜是一项非常困难的工程。为了探测更为深远的宇宙,有必要建造更多比“哈勃”更大的太空望远镜,建造的难度当然也更大。美国宇航局科学家近期提出,可以考虑采用新型望远镜建造机器人在环地球轨道上执行这种艰巨的任务。

  美国宇航局喷气推进实验室科学家和加州理工学院科学家近日提出了一种新理念,即以后建造的太空望远镜可以采用模块化结构,每一个部件或模块都可以单独地运送到太空,然后进行自动化组装。这种“自动组装模块化太空望远镜”需要一个专业的太空望远镜组装机器人,由机器人在太空中自动组装极其庞大的望远镜。这种方式可以解决很多问题,自动机器人不仅仅组装速度快、工作效率高,最主要的是可以把宇宙员从危险、艰苦的太空作业中解放出来。此外,机器人还可以为太空望远镜提供后续服务,如维护和保养等,这些任务本来都应该是宇航员完成的。

  1990年,当“哈勃”太空望远镜首次进入太空时,由于一个镜片没有校准,导致传回地球的数据模糊不清。一个由多达七名宇宙员组成的任务组不得不于1993年启程前往太空修复这块镜片并对“哈勃”进行维护。如果有太空机器人在旁边,它就可以随时对太空望远镜进行维修,就可以避免人类宇航员奔忙于太空和地球之间。研究人员表示,“我们的目标就是提出与这种结构相关的基本技术原理,这样在未来的方案研究中,可以考虑一种特定的科学驱动者,它可以在太空中自动地组装望远镜。”科学家认为,未来太空望远镜的所有主要部件都将可能由机器人来组装,甚至包括一个小小的镜片。先进的计量学技术能够帮助机器人精确地完成整项组装任务,并提供后续的维保服务。

  “哈勃”太空望远镜于2005年拍摄到的一幅著名图片:“蟹状星云”。“哈勃”太空望远镜于2005年拍摄到的一幅著名图片:“蟹状星云”。

  “哈勃”太空望远镜拍摄到的最大全景图之一:“船底座星云”。“哈勃”太空望远镜拍摄到的最大全景图之一:“船底座星云”。

  目前,美国宇航局“哈勃”太空望远镜是最著名的太空望远镜之一,它可以探测宇宙最为深远的部分,可以拍摄遥远的宇宙天体最清晰、最炫目的照片。作为“哈勃”的继任者,“詹姆斯-韦伯”太空望远镜将于2018年升空。“詹姆斯-韦伯”太空望远镜体积更大,将是“哈勃”的2.7倍。但是,不管是“哈勃”还是“詹姆斯-韦伯”,它们都有一个局限,即都是在地球上建造。此外,“詹姆斯-韦伯”体积更大,距离地球更远,派宇航员进行组装和维护,难度更大。因此,对于体积更大的望远镜,可以考虑将望远镜的部件发射升空,在太空中进行自动组装。

  美国宇航局戈达德太空飞行中心科学家哈利-特龙森表示,“在太空中组装模块化太空望远镜,这种能力还可能有其它方面的应用。使用地基望远镜的天文学家已经习惯了一项任务持续数十年时间。‘哈勃’太空望远镜已经证明,如果有宇航员在的话,在太空中是可以实现组装和维护的。一个自动化的系统可以完成组装、升级、维修和补给任务,这样的系统就可以尽可能长地延长各类太空望远镜的生命周期和服役时间。”

  科学家们的研究成果发表于《天文望远镜、仪器与系统》期刊之上。

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