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第53章 太空显身手——空间机器人

第五章第十节太空显身手——空间机器人

开发和利用太空的前景无限美好,可是恶劣的空间环境给人类在太空的生存活动带来了巨大

的威胁。要使人类在太空停留,需要有庞大而复杂的环境控制系统、生命保障系统、物质补

给系统、救生系统等,这些系统的耗资十分巨大。

在未来的空间活动中,将有大量的空间加工、空间生产、空间装配、空间科学实验和空间维

修等工作要做,这样大量的工作是不可能仅仅只靠宇航员去完成,还必须充分利用空间机器

人。

空间机器人主要从事的工作有:

1空间建筑与装配

一些大型的安装部件,比如无线电天线、太阳能电池、各个舱段的组装等舱外活动都离不开

空间机器人,机器人将承担各种搬运,各构件之间的连接紧固,

有毒或危险品的处理等任务。在不久的将来,人造空间站初期建造一半以上的工作都将由机

器人完成。

2卫星和其他航天器的维护与修理

随着人类在太空活动的不断发展,人类在太空的“财产”也越来越多,在这些财产中人造卫

星占了绝大多数。如果这些卫星一旦发生故障,丢弃它们再发射新的卫星就很不经济,必须

设法修理后使它们重新发挥作用。但是如果派宇航员去修理,又牵涉到舱外活动的问题,而

且由于航天器在太空中,是处于强烈宇宙辐射的环境之下,人根本无法执行任务,所以只能

依靠机器人。空间机器人所进行的维护和修理工作有回收失灵卫星,对故障卫星进行就地修

理,为空间飞行器补给物资等。

3空间生产和科学实验

宇宙空间为人类提供了地面上无法实现的微重力和高真空环境,利用这一环境可以生产出地

面上无法或难以生产出的产品。在太空中还可以进行地面上不能做的科学实验。和空间装配

、空间修理不同,空间生产和科学实验主要在舱内环境里进行,操作内容多半是重复性动作

,在多数情况下,宇航员可以直接检查和控制。这时候的空间机器人如同工作在地面的工厂

里的生产线上一样。因此,可以采用的机器人多是通用型多功能机器人。

空间环境和地面环境差别很大,空间机器人工作在微重力、高真空、超低温、强辐射、照明

差的环境中,因此,空间机器人与地面机器人的要求也必然不相同,有它自身的特点。首先

,空间机器人的体积比较小,重量比较轻,抗干扰能力比较强。其次,空间机器人的智能程

度比较高,功能比较全。空间机器人消耗的能量要尽可能小,工作寿命要尽可能长,而且由

于是工作在太空这一特殊的环境之下,对它的可靠性要求也比较高。

空间机器人在保证空间活动的安全性,提高生产效率和经济效益,扩大空间站的作用等方面

都将发挥巨大的作用。

 旅居月球

到月球去定居可不是一件容易的事,首先要解决吃住的问题。没有水,人类将无法生存,那

么月球上的水够喝吗?

自从美国航空航天局(NASA)宣布它的“月球探测者”在月球上发现冰以后,人们对在

月球上生活就产生了更浓厚的兴趣。

月球是个缺水的星球,虽然在月球上发现了冰,但月球仍是一个干枯的星球。

证明在月球上确实有冰的第一个线索是在1996年发现的,当时雷达在月球火山口的底部

发现了水的证据。1998年轨道探测者号携带的仪器分析表明,月球南极和北极表面厚18英寸

的土层中含有1千万至3亿吨水。从理论上讲,采集使用这些水很简单,任何一家高校化学

实验室中的工业规模型仪器均可完成,用蒸馏器加热月球上的岩石,收集散发的水分,再用

电解设备将水分解成氢和氧。

但是,在月球上开采水以前,必须解决灰尘问题。在每一次阿波罗执行任务时,都有一

些细微灰尘污染仪器。这意味着机器人在月球上面漫游将非常艰难,甚至是不可能的。

赛戈维路想用一个称为“诺曼德探险者”的大型月球车来取代传统的空间站,宇航员可以在

车内工作。赛戈维路的同事们把它称之为月球车中的“玛丽皇后”。

诺曼德探险者号将由一个大推力火箭送到月球,并在水源丰富的地方着陆,比如靠近两

极。着陆后,它的机器人臂将它与一个辅助电源拖车连在一起。月球车和拖车拥有组合的燃

料电池和太阳能充电系统,有足够的能源,它不仅可以行走数千英里,而且可以供6名宇航

员在舒服的条件下工作生活。

赛戈维路还有一个永久居住月球的设想。用航天飞机将建筑模块带到低地球轨道,在那

里建造一个住所。再用一个小型火箭,将其推入月球轨道,在月球轨道上与一个月球着陆器

相遇,然后,降落在月球上。系统着陆后,一个安全、自给、可用的生活基地就建成了。但

是,为了乘员的安全,还必须建造一个保护罩,以防太阳磁暴。

人们到过月球之后,又把眼光放在了更远的星球上,比如木星、火星等,人们希望找到

与地球环境近似的星球,希望找到外星人,希望找到供人类居住的其他星球。

 登上火星

格林尼治时间1997年7月4日17时07分,美国航空航天局(NASA)发射的火星探路者号宇

宙飞船成功地在火星表面着陆,当时正是火星上日出前两小时。全世界的电视观众都目睹了

这一壮举,它标志着人类在征服宇宙的长征中迈出了新的一步。

火星距地球1.92亿公里,无线电信号由火星传到地球需要19分30秒时间。探路者号是19

96年12月4日由德尔塔2型运载火箭在肯尼迪航天中心发射的,经过7个月的飞行,它才达到

火星,它的登陆地点位于火星的北纬19.33度,西经33.55度,它降落在一个盆地中,距美

国以前发射的海盗号飞船的降落地点约1 000公里。

尽管1976年海盗1号及2号飞船登上火星,发现火星上没有生命,但这次的不同之处在于

,探路者号飞船首次携带着机器人车登上了火星,这就是闻名世界的“索杰纳”火星车。索

杰纳的任务是对登陆器周围进行搜索,重点是探测火星的气候及地质方面的数据。

索杰纳携带的主要科学仪器有:一台质子X射线分光计(APXS),它可分析火星岩石及

土壤中存在哪种元素,并提供其丰度。APXS探头装在一个机械装置上,使它可以从各种角度

及高度上接触岩石及土壤的表面,便于选择取样位置,它所获得的数据,将作为分析火星岩

石成分的基础。

从1997年7月4日登上火星之后,索杰纳和探路者就开始传回那里的红色岩石的图像及每

日的天气情况。在火星上工作的几个月里,索杰纳共行驶了90多米,分析了岩石成分,拍摄

了500多幅照片,而登陆器的摄像机共拍摄了16 000多幅图像,发回26亿比特的科学数据。

杰纳原来的设计寿命为7天,登陆器为30天以上。然而,索杰纳却工作了3个月,是原设计时

间的12倍多。探路者的主发射机直到1997年9月27日才停止工作,它的微型辅助发射机直到1

0月6日仍发回信号,此后才陷入沉默之中。之后NASA的科学家们经过5个多月满怀希望的努

力,想再与索杰纳及探路者取得联系,但终于以失败告终,于是他们把当地时间1998年3月1

1日下午1时21分作为探路者及索杰纳的死亡时间,这是在它登陆后的第250天。登陆器和火

星车的寿命大大超出了科学家们的期望。

经过登陆器及索杰纳的探测和分析,证明了火星上具有粉红色的云彩,它主要是由灰尘

构成的,因而火星上是不会下雨的。但是在日出前可以看到近于蓝色的云层,它们是由冰粒

子组成的。据实测,7月30日下午火星上的温度为-13℃,夜间的最低温度为-73℃。火星

也有大气湍流,其气压及温度的变化很大。有关火星云层及气压变化的发现是这次考察最有

意义的成果。此外还发现,火星上至少有两种不同类型的岩石,一种含硅量较高,另一种含

硫量较高。为什么含硫量高,科学家们还没法解释,有待以后的考察解开这个迷。

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