看NASA如何為老化衛星提供服務

草根影響力新視野 編譯鍾藝

Space Robots to the Rescue! How NASA Will Service Aging Satellites

NAS

圖片來源：Image courtesy of NASA/Chris Gunn

圍繞地球和其它行星運動進行檢測和勘探的衛星們以每小時幾千英里的速度行進，其任務跨越數十年甚至數十年。這些衛星們在發射到宇宙中之後就會進入自我運轉狀態，但如果它們的零件受到損傷，或者燃油不足，空間站又將如何幫助它們度過難關？

6月16日至18日，旨在探討科技領域的頂尖技術的Future Con會議在華盛頓特區舉行。在6月18日的「空間機器人」分會場中，美國宇航局的科學家解釋道，目前工程師們正在研究設計機器人來執行在宇宙上看似不可能的精密任務——為行駛速度每小時數千英里的衛星動態加油。

在宇宙空間執行工作的的機器人是科幻小說中的「常客」，而小說中的情節也確實在現實中發生了。目前，許多機器人也在太空中執行複雜的科學任務，甚至有的機器人被長期留在了太空做長期的探索工作，比如火星漫遊者。

不過，上面提及的這些成就已經是過去時，NASA衛星服務項目部（SSPD）的專家在Future Con會議上展示了一個名為Raven的空間機器人的比例模型。該機器人其中一部分的工作任務是跟蹤，定位航天器，並為之加油。除此之外，根據美國宇航局網站顯示的信息，維修也是它的工作職能之一。這項機器人計劃Restore-L將在2020年啟動正式啟動並投入實際運用。

要實現機器人在宇宙中為各式衛星加油、維護並不是一件易事，其中涉及到以下幾個方面難以攻克的難題。

科學家發現，大多數衛星在空間的黑暗環境中是很難被發現的，因為它們不能「反向反光」，也就是說它們不會將光反射回光源。人們在夜晚之所以可以看到路邊停車標誌，是因為它的表面被相應技術處理過，當車燈打光到標誌牌上時，標識牌可以反光讓人清晰的看到，而支撐標識牌的桿是沒有被特殊處理過的，所以就算有光也不能看清。目前在投入宇宙的衛星中，只有國際空間站和哈勃望遠鏡可以做到光源反射。

解決了「找尋」的問題，就將面臨「追趕」和「加油操作」的問題。機器人加油任務得以完成的前提是可以安全的靠近快速移動的航天器，並保持基本同步，這需要相關技術的精密計算和機器人成千上萬次的模擬演練。在完成對接之後，「加油操作」是另一個難關，科學家們解釋說，地面的操作員要控制的機器人手臂穿過衛星上的防護罩，拆下熱蓋，擰下幾個保護蓋，再將高度爆炸性的燃料泵入油箱。然後，機器人需要以相反的順序替換所有上述提到的蓋子。在外太空要執行如此複雜的任務，困難程度可想而知。

儘管難度係數很高，但是NASA表示，目前並不打算會部署一個機器人隊伍來完成加油等一系列工作，更有可能的是，設計一個能夠服務十幾個或更多衛星的機器人來完成任務。

Restore-L計劃的挑戰是極為巨大的，但是近幾十年來，美國宇航局科學家所取得的進步也是令人難以置信的。第一個空間維修任務——在Skylab上修復損壞的太陽能護板發生在1973年，隨後的40年間，技術發展迅速，哈勃和哈維後續服務皆由機器人的來完成。下一個40年會發生什麼？誰都不知道，但相信一定會很有趣，讓我們共同期待。