原创空间机器人吹响太空战号角：中国已开始发力

 2016-1-6 13:52  838 16 16 分类: 机器人/ AI

自1957年苏联向太空发射第一颗人造卫星以来，太空已经被各大军事强国确认为新的军事高边疆而争先占领。截至2015年，太空卫星总量已达1000多颗，其中我国有140多颗，位居全球第二，然而卫星技术发展到目前却遭遇了一个瓶颈，使其在战争中作用发挥十分有限。

环地轨道上分布着许多太空垃圾，它们主要来自于报废的卫星和火箭发射时遗留的残骸。

卫星能力的局限

这个瓶颈是卫星只能按照固定的轨道飞行。卫星在被火箭发射到一定高度后，因超越了第一宇宙速度（7.9km/s）而脱离了地球引力的限制，在真空中可以不停围绕地球做圆周或者椭圆运动，因为这个速度初值是运载火箭赋予的。运载火箭与卫星脱离时开始，卫星都无法再对该速度矢量进行调整，就只能沿着一个固定的轨道飞行。要想变轨到另外一个轨道上，就需要额外的动力。科学家们开始时在卫星上装上一些燃料，试图实现变轨飞行，但很快发现因为载荷的限制，燃料实际上只能有限地用几次来调整卫星姿态就会耗尽了，远无法实现真正的变轨。燃料一旦耗尽，卫星的寿命也很快到头，特别是低轨卫星在不断地和大气层上部的空气分子摩擦下，导致预设轨道出现误差。误差长期积累后，如果不用燃料进行轨道修正，就会失去控制，甚至成为太空垃圾。因此，如果能够对在轨卫星进行燃料补给，不但可以增加卫星寿命，还有可能实现机动变轨。这项能力的实现在军事上的意义是十分重大的，例如，我国目前的光学侦察卫星与海洋监视卫星可以用于侦搜航母的本就不多，如果按照普通轨道运行，必须维持7天或者14天的重访周期，才能进行较好地全球监视。这就导致作战时想侦察某一区域而卫星没在可用的位置，可侦察该区域时对手已经逃走的尴尬境地。而一旦拥有了卫星变轨技术，就可以临时调集数颗卫星对重点区域进行快速排查，一旦发现航母立即使用反舰弹道导|弹攻击，那美军航母就再也不敢轻易驶入我反舰弹道导|弹射程范围内。

卫星正在给目标卫星进行太空燃料补给，但这需要目标卫星有相应的燃料接口和应答设备以及对接程序控制软件，也就是太空燃料补给一般只针对合作目标。

太空里的多面手

实现这一目标的装置叫做空间机器人，它是一个运行在太空、拥有一定智能的，能够在空间自主逼近、绕飞、交汇、捕获合作目标和非合作目标卫星，可以对其进行修理、燃料补充、拆卸的太空机器人。也就是说，除了补给燃料外，空间机器人还可以对故障卫星进行修理，这就大大减少了重复发射卫星耗费的成本。此外，拥有了自主捕获功能的空间机器人无疑还是一种进攻型武器，对敌国卫星捕获后使用武器或者机械臂进行破坏对毫无反抗之力的卫星来说是毁灭性的，而普通的反卫星武器虽然各国也进行过一些试验，实际上却只能对运行在低轨的卫星进行有限的攻击，远不能满足太空战的需求。例如美军标准-3导|弹就只能拦截500公里以下目标，这小于大多数卫星的轨道高度。空间机器人还可以承担太空清洁工的工作，目前在环地轨道上，大约漂浮着很多太空垃圾碎片，移动速度达到28160千米/小时。如此高速，就算一块小的油漆碎片都会毁坏其他卫星和太空设备及航天器，甚至是国际太空站。 2009年2月10日上午11时55分，美国铱星33与俄罗斯已报废的宇宙-2251卫星在西伯利亚上空发生相撞，导致两星报废，同时也将太空垃圾的危害第一次现实地呈现在人类面前。以往太空垃圾只能靠其在自主飞行一定时间后自行掉入大气层来处理，但这个过程很缓慢，往往需要几年。在宝贵的地球同步静止轨道高度35786公里附近运行的卫星一旦报废，就会一直运行在轨道而不掉入大气层，这就会成为永久垃圾，导致这一轨道再也无法使用。目前大多数导航和通信卫星都运行于这一轨道，这对人类的危害极大，而空间自主机器人研发成功后，这一难题将得到缓解。

太空机器人除了拥有给太空燃料补给的能力外还可以利用其机械臂对卫星进行维修，机械臂可以抓住目标卫星后将其捣毁或者拖回，这就使其拥有了太空战的能力。

吹响太空战的号角

美国于1999年提出了其轨道空间机器人计划——轨道快车计划，由波音、贝尔航空航天公司、诺斯罗普·格鲁曼公司等机构共同负责。2007年3月8日，美国“宇宙神”5型火箭携带“轨道快车”先期技术验证装置从佛罗里达州卡纳维拉尔角发射升空，进行了为期4个月的自主交汇和停靠能力验证试验。这次实验中，维修卫星成功进行了交会、逼近、捕获、维修等一系列的技术验证。然而这次技术验证是在合作目标上进行的，因此并不能证明美军就拥有了对任何其他卫星进行捕获的作战能力，因此其还并未完全达到全面掌握该技术的地步。一旦美国全面掌握该技术，那我国的卫星和军事安全将会处于巨大的危险当中，而我国从上世纪90年代也开始了这方面的研制，目前已由航天五院完成了空间机器人大型机械臂初样结构臂力学环境试验，这也是空间机械人技术中最难的技术关隘，相信在不久之后，就可以看到我国对其进行太空环境下的技术验证试验。