科学探索|卫星在太空中坏掉怎么办？NASA将派轨道机器人维修卫星在太空中坏掉怎么办？N

3月6日消息，当太空中的卫星部件损坏或燃料耗尽时，往往意味着其使用寿命也将终结。为了赋予卫星更长的使用时间，美国宇航局（NASA）提出潜在解决方案，即派轨道机器人前往维修或加注燃料。
【科学探索|卫星在太空中坏掉怎么办？NASA将派轨道机器人维修】

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在过去的20多年时间里，美国陆地卫星7号 (LANDSAT-7) 每99分钟会绕地球飞行一圈，每16天会抓拍一次几乎所有地球表面的图像。作为观测地球变化的众多飞行器之一，它揭示了格陵兰岛冰川融化、墨西哥对虾养殖场的扩张以及巴布亚新几内亚森林砍伐的情况。但在陆地卫星7号燃料耗尽后，它的使用寿命也将结束，因为目前还没有办法在太空中为其添加燃料。
不过，NASA对此提出了潜在方案。几年后，该机构计划将向太空发射轨道机器人，并操纵其进入陆地卫星7号的抓取范围内。这个机器人将使用机械臂抓住卫星，在太空中为其加注燃料。如果成功，这次任务将标志着一个新里程碑，即首次在太空中为卫星添加燃料。这项任务只是众多公私计划之一，这些计划打算使用机器人来修复和改进轨道上价值数十亿美元的卫星。
最终，这样的努力可能会带来更好、更便宜的卫星，这些卫星可以降低互联网和手机网络的成本，提供更好的天气预报，并提供前所未有的地球和宇宙变化视角。它们甚至可能掀起新一轮在轨建设浪潮，使用机器人大军建造卫星、空间站，甚至是前往火星的宇宙飞船。
赋予卫星更长寿命
目前，轨道上大约有4852颗正在运行的卫星，在通信、遥感和其他任务中发挥着至关重要的作用。但所有人都知道，如果这些卫星损坏，现在几乎没有办法修复它们。同时，大多数卫星偶尔也需要燃料来调整轨道。当燃料耗尽时，它们就可能成为太空垃圾，进一步增加环绕地球的大量碎片流数量。
太空服务行业组织Concers负责人布莱恩·维登(Brian Weeden)说：“想象一下，你明天要去买一辆车。但你必须记住，永远不可能再为其加注更多汽油，永远不能更换机油，也无法维护或修复任何东西。而在接下来的10年里，你还必须使用它。现在，你认为这辆车会有多贵，有多复杂？这与我们使用卫星的情况相似。”
为了让卫星尽可能长时间地工作，工程师们建造了所谓的冗余系统，并尽可能多地加注燃料，但所有这些努力都增加了制造和发射卫星的成本。到目前为止，几乎所有在太空中进行的制造和修复都要依赖宇航员，包括哈勃太空望远镜的修复和国际空间站的建设。但将人类送入太空的成本非常高昂，因此近年来开发机器人来完成这项工作的努力日益受到关注。
美国海军研究实验室机器人和机器学习部门负责人卡尔·格伦·亨肖(Carl Glen Henshaw)表示：“我们真正想做的是，在太空中部署机器人机械师，当卫星发生故障时对其进行维修。”
机器人救援面临诸多挑战
在过去的几十年里，研究人员在实现这个目标方面取得了很大进展。在2007年NASA的一个示范项目中，两个专门建造的飞行器就驻留在轨道上并进行燃料转移。最近，在2020年，航空航天企业诺斯罗普·格鲁曼公司成功地发射了两个“任务延伸飞行器”，它们配备有发动机和燃料，附着在两颗商业卫星上，并将后者推入了新的轨道。
预计在未来十年内，将启动的两项新任务有望使在轨维修工作更上一层楼。示范项目将使用配备机械臂的半自动机器人为在轨卫星补充燃料，甚至进行简单的维修。