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国际空间站上的“新移民”

2018-07-01沈羡云

百科知识 2018年12期
关键词:拟人航天员空间站

沈羡云

当国际空间站上的航天员忙碌于各种太空任务时,越来越多的机器人正参与到他们的日常工作中。这些机器人正变得越来越智能,人们希望在未来的太空任务中让它们承担更多的工作。

第一台进入太空的机器人Dextre

第一台登上国际空间站的机器人是被称为“机器人勤杂工”的Dextre,它于2008年开始服役,至今仍在运行。这个机器人有时被安装到空间站机械臂的末端,有时还能自行“骑”到空间站机械臂的轨道上滑动。它的主要任务是负责国际空间站外工作,执行科学实验、复杂维修等工作。Dextre的研发初衷是帮助航天员维修老化的“哈勃”太空望远镜,同时帮助执行太空行走的航天员完成任务,并代替航天员执行一些危险的舱外任务。

Dextre是由加拿大航天局研制和制造的,耗资2.09亿美元。组装完毕后,它重1542千克,身高3.66米,肩宽2.44米,臂长3.35米。Dextre外形恐怖,好似张牙舞爪的“怪物”,看起来有些可怕。它没有脸,也没有腿,长长的手臂与人臂有着天壤之别。它能够以腰部为轴心转动,每只手臂有7个关节,它的手(其实就是夹子)安装了内置管钳子、摄像机和灯。Dextre拥有精确度很高的触觉。另外,它还有多个活动关节,可以换装不同工具,专干国际空间站舱外的脏活、累活、危险活。

空间站首个拟人机器人Robonaut-2

2011年3月,全球首个拟人机器人Robonaut-2(简称R2)登上国际空间站,成为国际空间站的长住居民。R2的首要任务是进行实验。它被部署在“命运”号实验舱内,完成其在地球上进行过的类似实验任务,之后可能参与真空处理和滤片除尘工作,并可进行舱外修理或辅助航天员的舱外活动。如果测试顺利,未来的R2可能进入通讯卫星和气象卫星,甚至参与小行星任务,开启次世代的太空探索。

造价250万美元的R2是由美国宇航局和通用汽车公司联合研制的。它是由铝和镀镍碳纤维制成,躯干呈白色,头戴金色头盔,形似英国广播公司著名汽车节目《英国疯狂汽车秀》中出现的神秘赛车手斯蒂格。R2全身装有超过350个电子感应器,指尖可以感受到羽毛的存在。

灵巧的拟人机器人不仅看起来像人,而且被设计成像人一样工作。R2的手和手臂与空间站工作人员使用的工具相似。将来,拟人机器人在太空中的最大好处可能是在太空行走期间作为航天员的助手或替身。

R2计划将分为3个阶段:首先,R2被限定在国际空间站中“命运”号实验舱的固定位置进行工作;然后装上腿,能在空间站内自由移动;在接下来的几年内,通过升级能在空间站外进行舱外活动。

色彩艳丽的Spheres

在国际空间站内,有3个色彩艳丽、外形酷似排球的机器人在飘浮,进行着各種实验。这3个机器人的正式名字为“Spheres卫星”,它是“同步位置保持、连通与再定向试验卫星”的缩写,因为它的长相像个球,又有人称它为“球面机器人”。到目前为止,这几个小机器人在太空进行了长达600多个小时的实验,开展了包括自主形态飞行、空间站导航和地图绘制等丰富实验,甚至还参加了中学生在空间站进行的编写程序比赛。

说起“球面机器人”的研制,学生们在其中的贡献不少,可以说是学生们的杰作。它们是由麻省理工学院的研究生和有效载荷系统公司共同研制的。

这种只有保龄球大小的球形机器人实际上是一种定位交会对接试验卫星,它拥有自己的供能、推进、计算、导航系统及扩展接口,可以通过喷气式推动器在国际空间站内移动。这些飞行的机器人在轨道内可以编队自主飞行,并通过无线电链路保持相对位置不变。美国国家航空航天局将它们安置在国际空间站上,主要的任务是进行微重力研究、工程与机器测试及探索自由飞行机器人在太空的应用。美国国家航空航天局对“球面机器人”寄予了厚望,虽然现在它们还只能呆在空间站内,不能远离空间站,但是未来很可能会承担更重要的任务。

会说话的机器人Kirobo

2013年8月4日,一个名叫Kirobo的智能小机器人,乘坐日本的无人货运飞船“鹤”4号机升空,前往国际空间站,成为世界上首个能够在太空说话的机器人。Kirobo是一个身手异常灵活,同时具备面部识别功能和语音功能的机器人,甚至能读懂人的情绪反应,并且能跟航天员进行日语对话。它身高34厘米,重1千克,会做出各种不同的表情,其外形酷似日本漫画人物中的阿童木。在地球上,Kirobo有一个双胞胎Mirata,它监控Kirobo在太空可能遇到的问题。

当Kirobo进入国际空间站后,通过视频传输路线向地面传来了它的信息。它说:“今天是2013年8月21日,一个机器人迈出一小步,将意味着朝向美好的未来迈出了一大步!早上好!地球上的朋友们!我是Kirobo!是世界上第一个会说话的机器人航天员,很高兴见到你们!”Kirobo说话时还做了挥舞手脚和昂首挺胸的动作。

在长达6个月的空间站工作期间,Kirobo负责向航天员提供各种操作说明,并传递来自地面控制室的最新信息,陪航天员说话,为航天员们解闷,让航天员保持愉快的心情。此外,它还可以拍照,并且通过地球上的“双胞胎兄弟”更新它的微博账户,这是它作为一个“社会型机器人”的部分任务。

球形小机器人Int-Ball

2017年6月,两个被称为“Int-Ball”的小型球形机器人进驻到国际空间站的日本“希望”号实验舱内。它是由日本宇宙航空研究开发机构等单位研制的。

到目前为止,球形小机器人的主要任务就是帮航天员拍照,将航天员从拍照的“海洋”中解脱出来,把更多的时间和精力用于太空实验和设备修复。球形小机器人升级之后,IntBall机身内还将安装通过图像识别功能来进行物品保管和故障调查的装置,使球形机器人变得更人性化、更智能,甚至能担负起检查空间站的物资供应及帮助航天员排查太空舱内危险情况等重要职责。此外,有这么一颗可爱的小球在太空站内晃来晃去,对于国际空间站孤寂的航天员们,也是一种心灵上的慰藉。

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