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太空机器人能干些啥

2022-03-29席金合

青少年科技博览(中学版) 2022年2期
关键词:技术员宇航员航天器

席金合

机器人铜头铁身,不怕受到微重力、高真空、超低温,以及强辐射环境的伤害,无需苛刻的生活保障。若替人出使太空,成本低,又省事,更没有生命风险,因此,研制和使用太空机器人已成为人类航天事业的一个发展趋势。目前,太空机器人除了从事环境探测和发回资料数据外,还能执行哪些任务呢?

操控宇宙飞船

2019年,俄罗斯制造的一款机器人,被送上国际空间站。这个代号为F-850的人形机器人坐在了指挥员的位置上,驾乘“联盟号”宇宙飞船抵达太空。研制这款机器人的目的,是让它充当人类的万能替身,从事特种工作。它的本领很强,从救援工作到汽车驾驶,无所不能,而在太空,它主要履行操作一些设备的职能。

在无人航天工程成功实现之前,科学家将经过严格训练的黑猩猩送入航天器,完成一些简单操作,为人类上天先行开路。而今,随着人工智能技术的飞速发展,性能优越的太空机器人能够全身穿上“控制套装”,掌控飞船并报告飞行情况。这种办法很划算,因为机器人不用吃喝拉撒睡,太空舱内专为人设置的一切设施就能全部免去,从而有效简化航天器的构造,经济又实用。

清除太空垃圾

距地面300千米~1 000千米高的空间带,有数千吨太空垃圾,主要是失控卫星、发射过程中废弃的火箭助推器,以及撞击碎片等。它们如同小卫星一样,围绕地球高速运转。这些垃圾积累越来越多,难免与升空的航天器发生碰撞,酿成太空灾难。

清理的办法有两种:一是通过远程控制的机器人,给大块垃圾安装制动伞,使它们在大气阻力作用下失去动力,最終像流星一样坠入大气而烧毁;二是对于小块垃圾,动用仿壁虎机器人吸附在飞船上,用另外的爪子抓取垃圾,清理出航天器专用通道。

维护在轨卫星

从人造卫星上卸下一块旧太阳能电池,装上新的,接好电线,最后把电池固定好……别以为是宇航员在太空操作,实际上这是技术人员坐在地面指挥中心里,头戴面罩,挥舞着手上的数字化手套,完成的这一过程。而在现场操作的是一个机器人,它双手精确地模拟技术员的动作,成功更换了电池。

技术员配戴的面罩其实是一个显示器。机器人借助摄像机,将现场情景传给地面的技术人员。这样,他就如同在现场一样,双手比划更换电池。技术员的一系列动作由数字化手套追踪记录并传递给机器人,机器人可以与技术员同步完成这一系列动作。这是德国、美国等正在攻关的目标。

自主进行采样

2020年12月,“嫦娥”五号成功采取月壤,全程运用人工智能技术自行判断执行任务。人工智能一直在计算、选择、边走边找,最后作出判断和决策,成功助力完成任务。

此前登陆火星的美国“好奇号”机器人虽然不是全自主运行,但也是根据预先设定,自行决定行进路线,继而完成任务。具体流程是,它先用摄像头拍摄一组立体照片,再把这组照片生成反映周围环境的地图,然后根据地图计算出一条没有障碍的路径,并沿着这条路径向预定地点出发,设法完成火星岩石采样任务。

提供情感陪伴

宇航员远离喧闹的地球故乡,到没有一丝生机的外太空工作,面临的最大问题是寂寞。

2018年,德国航空航天中心制造的一款智能机器人CIMON,进入国际空间站。这是一款“善解人意”的机器人。它能通过观察宇航员的表情,揣摩其心理,然后以适当的方式做出反应,如倾听、对话和逗乐等,来疏解宇航员的不良情绪。

日本送入国际空间站的机器人Kirobo也具备同样的功能,它小巧玲珑,讨人喜欢,为空间站的工作人员提供了很多快乐。

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