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然而，现在美国国家航空航天局(NASA)有一种潜在的方法来修复这些损坏或燃料不足的卫星。几年后，美国宇航局计划发射一个机器人进入轨道，并将其移动到“陆地7号”卫星的可抓取距离内。然后，机器人会用机械臂在半空中抓住它，给它加油。
这项任务只是计划中的公共和私人项目之一，旨在用机器人修复和改进数十亿美元的轨道卫星。***后，通过这样的努力，人类可以获得更好更便宜的卫星，从而降低互联网和手机网络的成本，提供更好的天气预报和***的对行星变化和宇宙的观测。即使这样也能掀起新一轮的太空轨道建设浪潮，用一支机器人大军来建造卫星、空间站甚至火星飞船。
延长卫星寿命
目前在轨卫星约有4852颗，在通信、遥感等领域发挥着重要作用。不幸的是，在太空中，如果东西坏了，就没有办法修复。同时，大多数卫星偶尔也需要燃料来调整轨道。一旦卫星的燃料耗尽，它们可能会变成大量的太空垃圾，使本已严重的太空垃圾问题雪上加霜。
“想象一下，你明天要买一辆车，”布莱恩·威登说，他是一家名为“授予”的工业组织的负责人。“你永远不能给它加更多的汽油。你永远不能维护或修理任何东西。你得在未来10年内使用它，所以你认为那辆车会有多贵多复杂？这正是我们多年来对卫星所做的事情。
此时此刻，数以千计的工作卫星正在环绕地球运行。如果不能维修和加油，很多可能会变成太空垃圾。
为了让卫星尽可能长时间工作，工程师们设置了冗余系统，装载了尽可能多的燃料。所有这些准备工作都增加了制造和发射卫星的额外成本。一般来说，一颗现代通信卫星大约需要5亿美元。到目前为止，太空中几乎所有的建设和维护都至少在某种程度上依赖于宇航员，包括修复哈勃太空望远镜和建设国际空间站。然而，将人类送上太空是非常昂贵的，因此近年来，开发机器人来完成这项工作的努力不断进行。美国海军研究实验室机器人和机器学习部门的负责人卡尔格伦·亨肖(Carlgren Henshaw)说，“我们真正想做的是在太空中部署一个机器人机械师，并且能够在卫星坏了的时候修理卫星。”
在过去的几十年里，研究人员朝着这个目标取得了进展。在2007年美国国家航空航天局的一个示范项目中，一对专门建造的航天器在轨道上对接并转移燃料。更近一些，在2020年，诺斯罗普·格鲁曼航空航天公司成功发射了两个“任务扩展飞行器”，它们配备了自己的发动机和燃料，并连接到两颗商业卫星上，将它们送入新的轨道。预计在过去十年中将启动两个新的特派团。这两个示范项目将使用配备机械臂的半自动机器人为轨道卫星加油，甚至进行简单的维护。
詹姆斯·韦伯太空望远镜在2021年12月发射后，必须完成一系列复杂的步骤来部署其18个镜面部分(如图所示)。在未来，太空机器人可以帮助组装更复杂的结构，成本更低，风险更小。
肖和他的同事***近在《控制、机器人和自主系统年度回顾》一书中讨论了利用空间机器人为卫星服务所面临的一些挑战。其中一个问题是，现有的卫星从来没有维修计划。他们缺乏能让机器人视觉系统自我定位的标记，也没有事先为机器人设计的固定装置。卫星的突出部分，如天线和太阳能电池板，往往太脆弱，难以抓取。
另一个问题是机器人和地球之间的时差。对于一个运行在地球同步轨道上的机器人来说，这大约有35000公里高，距离和信号处理会使机器人与地球上的控制器之间的通信延迟几秒钟。因此，在这种情况下，机器人将需要自己处理***关键的任务。幸运的是，这项工作可以基于现有的空间机械臂，包括目前在国际空间站上使用的两个机械臂。
为了执行演示任务，亨肖和他的工程师们计划从数千颗停在偏远轨道上的不活跃的旧卫星中选择一颗。机器人将使用相机和激光测距仪将轨道与卫星匹配，并将轨道调整到2m以内。当距离足够近时，机器人会用两只手臂中的一只抓住一个铝环。这个铝环以前是用来把卫星固定在运载火箭上的；与此同时，另一个机械臂将能够修复那些无法正确展开的太阳能电池或天线——这种问题通常每两三年就会出现一次。
Henshaw表示，它还可以将新仪器连接到卫星外部，如更强大的发射器、相机或天线。
轨道机器人计划OSAM 1号
2025年后的某个时候，美国宇航局计划发射一个更复杂的机器人“OSAM 1号”，它将首先管理现有卫星复杂的加油操作，然后尝试在太空中建立一个全新的结构。
“大地7号”的工作将是OSAM 1号的首要任务。1999年，美国地质调查局(将卫星发射到近地轨道(约700公里高)，不久其工作被更先进的卫星接管，但现在它再次为科学家提供了测试机器人加油的机会。
“20多年前，技术人员为卫星的发射做准备，他们从未想过会有人再碰这个接口，”美国宇航局OSAM一号项目经理布伦特·罗伯逊说。“OSAM一号将使用它的机械臂切开绝缘层，切断两根电线，松开一个螺栓，然后连接软管，注入115公斤的肼燃料。”
虽然修复和服务现有卫星是***直接的目标，但从长远来看，在轨组装和制造可能更重要。例如，OSAM 1号有一个额外的任务。它将携带一个单独的机器人，名为SPIDER，以证明它可以在太空中组装东西。“蜘蛛”的***项任务将是组装一个3米长的天线，由7块组成，并将其送入轨道。OSAM-1还使用类似3D打印的过程从零开始建造结构组件，并用碳纤维和其他纺织品制造坚固轻质的复合梁。这种复合梁可以被连接以形成卫星或其他轨道结构的结构部件。