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科學報 科學文摘 宇宙

這就是太空漫步輔助機器人的未來,經驗老道的宇航員如是說


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更新日期:2022416
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太空漫步有多危險?

在我15年的宇航員生涯(近40小時)中,有6次航天飛機和國際空間站的艙外行動。我發現艙外活動——又叫做太空漫步——挑戰和回報兼備。與此同時,這些行動常伴隨著極度危險。

太空漫步(圖片來源:美國國家航空航天局網站)

美國國家航空航天局的科學家和工程師團隊會盡一切可能降低外太空的無情真空,對任何宇航員外太空行動的風險。盡管太空漫步的事故已經很罕見又遙遠,但機器(包括無人機)肯定能有一席之地。實際上,美國國家航空航天局一直有這些想法。關鍵在於人類的太空漫步不會被替代,但是通過在偏常規和普通的太空漫步任務中使用機器人,來降低宇航員面對危險處境的風險。

圖解:蘇聯宇航員阿列克謝·列昂諾夫的人類第一次太空漫步。

通用汽車和美國國家航空航天局在合作一個龐大的機器人項目——機器宇航員。該項目希望,機器人助手完成艙外活動,而不用讓人來做。然而,機器宇航員在國際空間站內依然停滯不前,所有人都在翹首以盼有朝一日,設計人員能極大地提升研究速度,讓機器宇航員能在最少人類交互的情況下,成功完成國際空間站外的工作。作為任務控制中心的Capcom,早在2013年,登入國際空間站“生活”的機器宇航員,無法從包裝中抽出一張紙巾。對於機器人要在外太空進行維修作出積極貢獻的願景,不是一個好的兆頭。

國際空間站的宇航機器人(圖片來源:美國國家航空航天局網站)

加拿大航天局(CSA)也邁入太空滿足機器輔助的時代。起先被稱為特殊目的靈巧機械臂(SPDM),後來管理人員厭倦了縮寫詞發音像人從喉嚨吐痰,便給他取了個昵稱德克斯特。德克斯特隸屬於加拿大臂2,已經具備在國際空間站外部拆除和更換“標准”軌道替換單元的潛能。然而,德克斯特緩慢且有條不紊(這也不是壞事)……只是如此的緩慢而有條不紊,以至於讓人類來太空漫步還更快些。另外,德克斯特還需要人類來操控他,而機械臂其實(稍微)打消了人們將其作為首選的念頭(宇航員安全第一,但同時也要考慮操作的效率和成本)。

德克斯特機械臂(圖片來源:美國國家航空航天局網站)

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最後,麻省理工的學生、美國國家航空航天局以及行業夥伴們,參與了正在進行中的國際空間站的項目SPHERES(同步定位再定向執行試驗)。於2006年首次登陸國際空間站,這三個保齡球大小的衛星執行了編隊飛行和包括對接的其他精確操作。現在這些衛星已經裝備了攝像頭,我希望以後(很快的!)他們能進入國際空間站外,執行更需要的自動攝像監控,在問題找到我們(給我們驚嚇)之前,幫助我們找到問題

同步定位再定向執行試驗(圖片來源:美國國家航空航天局網站)

未來正在降臨。我只是想能快點。

保持期待!

相關知識

艙外活動(英語:extravehicular activity,簡稱EVA),也稱太空出艙活動,是宇航員在離開地球大氣層後於太空飛行器外所做的工作。艙外活動主要在繞行地球的太空飛行器外執行(即太空漫步或稱太空行走),但也於月球表面實行(即月球漫步)。在最後幾次登月任務的回程中,指揮艙駕駛員曾執行過艙外活動以取回裝有影片的金屬容器。

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圖解: 宇航員布魯斯·麥肯雷正在執行一次無系繩艙外活動。

艙外活動有分系繩(宇航員通過系管與太空飛行器連結,氧氣可透過系管傳輸過來,回到太空飛行器時不需要推進器)和不系繩。當執行系繩活動時支援生命所需機能,如提供氧氣,被稱作“臍狀式”(umbilical)。太空飛行時進行無系繩艙外旅遊,確保能返回太空飛行器是必要條件。

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參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3. Quora-

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