□空間機(jī)器人使航天器無人在軌維修成為現(xiàn)實(shí)，有望改變現(xiàn)行航天商業(yè)模式

　　□為人類開拓深空探測新領(lǐng)地，有效降低載人航天探測帶來的高成本高風(fēng)險

　　本期邀請國防科技大學(xué)航天科學(xué)與工程學(xué)院楊樂平教授為您講述——

　　空間機(jī)器人：太空領(lǐng)域“多面手”

　　■本報記者　王握文　通訊員　馬世祎　章飛鈸

　　視點(diǎn)提要

　　太空具有微重力、高真空、強(qiáng)輻射等特點(diǎn)，其惡劣環(huán)境使人在太空中的活動風(fēng)險極高。于是，科學(xué)家們開始探索用空間機(jī)器人代替宇航員工作，完成抓捕、釋放、裝配、加注、維修、巡視、采樣等多種作業(yè)任務(wù)，如美國航天飛機(jī)上的大型空間機(jī)械臂、“軌道快車”計劃中的空間機(jī)器人等，它們可協(xié)助宇航員對航天器進(jìn)行在軌維修、加注等服務(wù)；美俄等航天大國研制發(fā)射的“月球車”和“火星車”則可以在天體表面行走，對天體實(shí)施觀測、采樣等探測活動。隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，大量空間機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生，在太空領(lǐng)域發(fā)揮著日益重要的作用。

　　可讓成本昂貴的衛(wèi)星重復(fù)使用

　　自從人造衛(wèi)星上天以來，維修保障困難、生存能力弱，一直是制約衛(wèi)星發(fā)展與運(yùn)行的“短板”。由于無法實(shí)施在軌燃料加注，一旦燃料耗盡，衛(wèi)星就難以維持正常運(yùn)行的軌道與姿態(tài)，成本昂貴的衛(wèi)星就意味著壽終正寢。

　　由于上述這些因素，衛(wèi)星成了“一次性使用”的奢侈品，不僅其研制與發(fā)射費(fèi)用居高不下，過分追求可靠性也使得新技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展緩慢。同時，一些大型復(fù)雜航天器發(fā)射對運(yùn)載火箭提出了更高要求，也需要通過在軌裝配降低航天發(fā)射技術(shù)難度與成本。

　　人類實(shí)現(xiàn)載人航天飛行后，科學(xué)家試圖通過宇航員進(jìn)行衛(wèi)星在軌維修、加注服務(wù)。1984年，美國宇航員完成了一顆故障衛(wèi)星的修理，但成本高、風(fēng)險大，使得有人在軌服務(wù)難以推廣應(yīng)用。2007年，美國首次利用空間機(jī)器人進(jìn)行衛(wèi)星在軌加注和模塊更換試驗(yàn)，使太空無人自主在軌服務(wù)技術(shù)取得重大突破。

　　2011年12月，美國又提出“鳳凰計劃”，其目標(biāo)是發(fā)展具有精細(xì)操控能力的多臂空間機(jī)器人，以實(shí)現(xiàn)地球靜止軌道廢棄通信衛(wèi)星的回收利用。隨著在軌服務(wù)技術(shù)的成熟與廣泛應(yīng)用，未來航天將形成“制造-發(fā)射-運(yùn)行-維護(hù)-更換”新的商業(yè)模式，大大拓展人類太空活動的價值空間。