，當太空中的衛星部件損壞或燃料耗盡時，往往意味著其使用壽命也將終結為了賦予衛星更長的使用時間，美國宇航局提出潛在解決方案，即派軌道機器人前往維修或加注燃料

在過去的 20 多年時間里，美國陸地衛星 7 號 每 99 分鐘會繞地球飛行一圈，每 16 天會抓拍一次幾乎所有地球表面的圖像作為觀測地球變化的眾多飛行器之一，它揭示了格陵蘭島冰川融化，墨西哥對蝦養殖場的擴張以及巴布亞新幾內亞森林砍伐的情況但在陸地衛星 7 號燃料耗盡后，它的使用壽命也將結束，因為目前還沒有辦法在太空中為其添加燃料

不過，NASA 對此提出了潛在方案幾年后，該機構計劃將向太空發射軌道機器人，并操縱其進入陸地衛星 7 號的抓取范圍內這個機器人將使用機械臂抓住衛星，在太空中為其加注燃料如果成功，這次任務將標志著一個新里程碑，即首次在太空中為衛星添加燃料這項任務只是眾多計劃之一，這些計劃打算使用機器人來修復和改進軌道上價值數十億美元的衛星

最終，這樣的努力可能會帶來更好，更便宜的衛星，這些衛星可以降低互聯網和手機網絡的成本，提供更好的天氣預報，并提供前所未有的地球和宇宙變化視角它們甚至可能掀起新一輪在軌建設浪潮，使用機器人大軍建造衛星，空間站，甚至是前往火星的宇宙飛船

賦予衛星更長壽命

目前，軌道上大約有 4852 顆正在運行的衛星，在通信，遙感和其他任務中發揮著至關重要的作用但所有人都知道，如果這些衛星損壞，現在幾乎沒有辦法修復它們同時，大多數衛星偶爾也需要燃料來調整軌道當燃料耗盡時，它們就可能成為太空垃圾，進一步增加環繞地球的大量碎片流數量

太空服務行業組織 Concers 負責人布萊恩維登 說:想象一下，你明天要去買一輛車但你必須記住，永遠不可能再為其加注更多汽油，永遠不能更換機油，也無法維護或修復任何東西而在接下來的 10 年里，你還必須使用它現在，你認為這輛車會有多貴，有多復雜這與我們使用衛星的情況相似

為了讓衛星盡可能長時間地工作，工程師們建造了所謂的冗余系統，并盡可能多地加注燃料，但所有這些努力都增加了制造和發射衛星的成本到目前為止，幾乎所有在太空中進行的制造和修復都要依賴宇航員，包括哈勃太空望遠鏡的修復和國際空間站的建設但將人類送入太空的成本非常高昂，因此最近幾年來開發機器人來完成這項工作的努力日益受到關注

美國海軍研究實驗室機器人和機器學習部門負責人卡爾格倫亨肖 表示:我們真正想做的是，在太空中部署機器人機械師，當衛星發生故障時對其進行維修

機器人救援面臨諸多挑戰

在過去的幾十年里，研究人員在實現這個目標方面取得了很大進展在 2007 年 NASA 的一個示范項目中，兩個專門建造的飛行器就駐留在軌道上并進行燃料轉移最近，在 2020 年，航空航天企業諾斯羅普格魯曼公司成功地發射了兩個任務延伸飛行器，它們配備有發動機和燃料，附著在兩顆商業衛星上，并將后者推入了新的軌道

預計在未來十年內，將啟動的兩項新任務有望使在軌維修工作更上一層樓示范項目將使用配備機械臂的半自動機器人為在軌衛星補充燃料，甚至進行簡單的維修

亨肖正在研究地球同步衛星的機器人維護服務，這是美國國防高級研究計劃局 資助的項目如果定于 2024 年進行的演示任務成功，這將標志著機器人飛行器首次成功捕獲沒有專門設計卻能與之對接的衛星亨肖及其同事最近在控制，機器人和自主系統年度評論中探討了使用太空機器人維修衛星所面臨的挑戰

這樣的挑戰很多，由于現有的衛星從來沒有想過進行維修，因此它們缺乏被稱為基準的標記，這將使機器人不太容易對移動的衛星進行視覺定位同時，衛星也沒有專門為機器人設計的抓取裝置，而衛星上突出的部分往往太脆弱而無法抓取，如天線和太陽能電池板

另一個問題是機器人和地球控制團隊之間通信的時間延遲對于在約 3.5 萬公里高空的地球同步軌道上運行的機器人來說，距離和信號處理在機器人與地球上的控制器之間造成了幾秒鐘的通信延遲，因此機器人將需要自主處理最關鍵的任務不過幸運的是，這項工作可以建立在太空中現有的機械臂上，包括國際空間站目前正在使用的兩個機械臂

在一次演示任務中，亨肖及其工程師同事計劃從數千顆老舊的，不再活躍的衛星中選擇一顆，這些衛星依然駐泊在偏僻的軌道上機器人將使用攝像頭和激光測距儀將其機器人與衛星相匹配，并機動到衛星大約 2 米范圍內當足夠近的時候，機器人會用兩只機械臂中的一只抓住之前將衛星固定在運載火箭上的鋁環

同時，另一只機械臂將負責檢測未能正確展開的太陽能電池板或天線，這樣的問題每兩到三年就會發生一次此外，這只機械臂還能將新的儀器連接到衛星的外部，例如更強大的發射器，攝像頭或天線

NASA 的雄心

在 2025 年之后的某個時候，NASA 計劃發射更加雄心勃勃的機器人，名為在軌維修，組裝和制造 1 號 機器人，它將首先負責為現有衛星添加燃料然后，OSAM—1 將演示是否可以在太空中建造全新的結構

陸地衛星 7 號將是 OSAM—1 的首個加油任務這顆衛星于 1999 年由美國地質調查局發射，進入約 700 公里高的近地軌道，其工作已被更先進的衛星接管，但它為科學家提供了測試機器人在軌加油的機會NASA 的 OSAM—1 項目經理布倫特羅伯遜 說:20 多年前，技術人員通常在準備發射前為衛星添加燃料，他們從未想過再次為其加油

羅伯遜說，OSAM—1 將使用機械臂切斷絕緣層，剪斷兩根電線，擰下螺栓，然后連接軟管并注入 115 公斤燃料雖然維修現有衛星是機器人最直接的目標，但從長遠來看，在軌組裝和制造衛星可能更重要例如，OSAM—1 有一項額外的任務，它將搭載名為 SPIDER 的單獨機器人，旨在展示在太空中組裝東西的能力SPIDER 的第一個任務將是組裝 7 件式 3 米長的天線，并將其送入軌道

使用與 3D 打印類似的工藝，OSAM—1 還將證明其可以從頭開始制造結構部件，用碳纖維卷軸和其他紡織品制造出堅固而輕便的復合梁像這樣的部件可以連接起來，形成衛星或其他軌道結構必需的結構組件

如果目前正在規劃的任務成功，機器人技術可能會開啟一個太空建設新紀元，幫助建設更寬敞的太空旅游空間站，太空燃料庫，并支持太空采礦作業，甚至是在軌道上制造前往火星的飛船羅伯遜說:我們想證明，我們可以制造這些東西，盡管以前沒有人做到過如果你有能力在太空中組裝東西，就可以自帶材料，或者讓人把材料發給你，以組建更大的人造物體

報道稱，科學家已經意識到，當暴露于宇宙射線和太陽粒子時，DNA出現變異的概率更高。太空輻射會導致單核苷酸替換，交聯，倒位和缺失，從而增加患癌癥，正在發育的胎兒和未來后代出現基因缺陷以及組織和白內障退化的風險。

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