席金合

操作宇宙飛船

2019年，俄羅斯制造的一款機(jī)器人被送上國際空間站，進(jìn)行“太空專用擬人系統(tǒng)”測試。與其他智能設(shè)備不同，這個代號為F-850的人形機(jī)器人是坐在指揮員的位置上，駕乘聯(lián)盟號宇宙飛船抵達(dá)太空的。研制這款機(jī)器人的目的，是讓它充當(dāng)人類的萬能替身從事特種工作。它的本領(lǐng)很強(qiáng)，從救援工作到駕駛汽車，無所不能。到了太空，它就要幫助人類負(fù)責(zé)一些設(shè)備的操作工作。

在無人航天工程實(shí)施之前，科學(xué)家曾將聰明的黑猩猩送入太空，代替人類進(jìn)入航天器，完成一些簡單的操作。而今，隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，性能優(yōu)越的太空機(jī)器人，在航天器無人飛行的情況下，能夠穿著“控制套裝”掌控飛船并報告飛行情況。未來，如果機(jī)器人能夠完全取代航天員，那么，太空艙內(nèi)專為航天員設(shè)置的生存保障系統(tǒng)就能全部免去，從而有效簡化航天器的構(gòu)造，既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用。

艙外裝卸貨物

美國國家航空航天局送入國際空間站的第一款太空機(jī)器人，手指有4個關(guān)節(jié)，十分靈活，能熟練模擬人的動作。它拿起太空艙外的活動工具，能夠快速完成航天員需要戴著手套完成的精細(xì)任務(wù);它還是搬運(yùn)物資的一把好手，能舉起44千克重的物品。

當(dāng)航天飛機(jī)把物資從地面運(yùn)送到空間站時，航天飛機(jī)需要與空間站對接。對接工序費(fèi)時費(fèi)力，這時我們就可以“短線”控制身處艙外的機(jī)器人用纜繩將航天飛機(jī)固定住，卸下上面的貨物，并完成其他部分的維修工作。這樣比航天員穿戴厚重防護(hù)裝備親自作業(yè)效率要高很多，而且也不用再擔(dān)心宇宙輻射對人體的傷害。

矯正衛(wèi)星軌道

太空中運(yùn)行的人造衛(wèi)星各行其道，相安無事;即使偶爾有衛(wèi)星偏移離軌，它們也可通過自身的火箭發(fā)動機(jī)噴射氣體，自行調(diào)整位置。當(dāng)衛(wèi)星的燃料快要耗盡時，它們還會用剩余的燃料將自己推向太空暫無人使用的空間，為衛(wèi)星“后輩”騰出位置。不過，這樣的做法有時并不奏效，所以就需要機(jī)器人乘坐航天飛機(jī)接近故障衛(wèi)星，利用攜帶的俘獲工具，將自身的太陽能發(fā)動機(jī)噴口接在故障衛(wèi)星的火箭發(fā)動機(jī)噴口上，然后啟動噴火裝置來矯正衛(wèi)星的位置，使其回到正常軌道，從而延長運(yùn)行壽命;或者直接將故障衛(wèi)星推到“衛(wèi)星墓地”，為其他衛(wèi)星騰出空間來。

清除太空垃圾

在距地面300千米～1000千米的空間地帶，懸浮著數(shù)千噸的太空垃圾。這些太空垃圾主要是失控衛(wèi)星、發(fā)射過程中廢棄的火箭助推器以及撞擊碎片等，它們?nèi)缤⌒l(wèi)星一般，圍繞著地球高速運(yùn)轉(zhuǎn)。太空垃圾越積越多，很容易與升空的航天器發(fā)生碰撞，釀成太空事故，這時就需要人類派出太空“清道夫”盡快清理這些太空垃圾。

清理太空垃圾的方法有兩種：一是通過遠(yuǎn)程控制的機(jī)器人給大塊垃圾安裝上一個制動傘，使它們在大氣阻力的作用下，漸漸失去動力，最終像流星一樣墜入大氣層燒毀;二是動用仿壁虎機(jī)器人，一面牢牢吸附在飛船上，一面用爪子抓取小型垃圾，將垃圾清理出航天器的專用軌道，確保航天器在軌道上暢通無阻。

維護(hù)在軌衛(wèi)星

一位技術(shù)員從人造衛(wèi)星上把一塊舊太陽能電池卸下，并將新的裝上去，接好電線，最后把電池固定好。這一系列操作，都是技術(shù)員在地面指揮中心里完成的。他們頭戴面罩，揮舞著手上的數(shù)字化手套，指揮著太空機(jī)器人精確地完成這些動作。

技術(shù)員所戴的面罩其實(shí)是一個顯示器。機(jī)器人借助攝像機(jī)，不斷拍攝影像并及時傳回地面，最終顯示在技術(shù)員的面罩顯示器上。同時，地面技術(shù)員就像在現(xiàn)場一樣，揮動雙手指揮機(jī)器人更換電池。他們的一系列動作會由數(shù)字化手套追蹤記錄，并傳遞給機(jī)器人。

自主采樣

2020年12月，嫦娥五號成功采集月壤。這項(xiàng)任務(wù)是通過地面遙控完成的，而火星距離我們十分遙遠(yuǎn)，指令信號往返時間長達(dá)15分鐘，所以遙控過程其實(shí)并不容易。

2012年，美國“好奇號”火星探測任務(wù)嘗試對火星車進(jìn)行預(yù)先設(shè)定，讓其能夠自行決定行進(jìn)路線?；鹦擒嚂扔脭z像頭拍攝一組立體照片，然后把這組照片生成反映周圍環(huán)境的地圖，再根據(jù)地圖計算出一條沒有障礙的路徑，并沿著這條路徑向預(yù)定地點(diǎn)出發(fā)，設(shè)法完成火星巖石采樣任務(wù)。

未來，如果我們能事先將探測任務(wù)的全部行動方案都儲存進(jìn)機(jī)器人的中央處理器，那么它就可以在火星上獨(dú)立自主地識別環(huán)境、規(guī)劃路線、搜尋、選址、鉆孔采樣，最后再將樣本送到返回艙帶回地球。

制造快樂

人們遠(yuǎn)離熱鬧的地球故鄉(xiāng)，到?jīng)]有一絲生機(jī)的外太空工作，面臨的最大問題就是寂寞。2020年，德國航空航天中心制造的一款智能機(jī)器人搭乘美國龍飛船進(jìn)入國際空間站。這款智能機(jī)器人準(zhǔn)備陪伴航天員駐留三年的時間，與他們開心度過在太空的每一天。這款“善解人意”的機(jī)器人，可以通過觀察航天員的表情揣摩他們的心理，然后以適當(dāng)?shù)姆绞阶龀龇磻?yīng)。當(dāng)航天員郁悶時，機(jī)器人會為他們唱歌、跳舞、講笑話，甚至還能與他們傾心交流，緩解航天員在太空的孤寂。日本送入國際空間站的第一個機(jī)器人就具備這樣的功能，它小巧玲瓏，討人喜歡，為空間站的航天員制造了很多快樂。

看了科學(xué)家這么多腦洞大開的創(chuàng)意機(jī)器人，你是不是也躍躍欲試想要設(shè)計一種更智能、更實(shí)用的太空機(jī)器人了？請你開動腦筋，和我們分享你的創(chuàng)意吧！