國(guó)際空間站上的“新移民”

沈羨云

當(dāng)國(guó)際空間站上的航天員忙碌于各種太空任務(wù)時(shí)，越來越多的機(jī)器人正參與到他們的日常工作中。這些機(jī)器人正變得越來越智能，人們希望在未來的太空任務(wù)中讓它們承擔(dān)更多的工作。

第一臺(tái)進(jìn)入太空的機(jī)器人Dextre

第一臺(tái)登上國(guó)際空間站的機(jī)器人是被稱為“機(jī)器人勤雜工”的Dextre，它于2008年開始服役，至今仍在運(yùn)行。這個(gè)機(jī)器人有時(shí)被安裝到空間站機(jī)械臂的末端，有時(shí)還能自行“騎”到空間站機(jī)械臂的軌道上滑動(dòng)。它的主要任務(wù)是負(fù)責(zé)國(guó)際空間站外工作，執(zhí)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)、復(fù)雜維修等工作。Dextre的研發(fā)初衷是幫助航天員維修老化的“哈勃”太空望遠(yuǎn)鏡，同時(shí)幫助執(zhí)行太空行走的航天員完成任務(wù)，并代替航天員執(zhí)行一些危險(xiǎn)的艙外任務(wù)。

Dextre是由加拿大航天局研制和制造的，耗資2.09億美元。組裝完畢后，它重1542千克，身高3.66米，肩寬2.44米，臂長(zhǎng)3.35米。Dextre外形恐怖，好似張牙舞爪的“怪物”，看起來有些可怕。它沒有臉，也沒有腿，長(zhǎng)長(zhǎng)的手臂與人臂有著天壤之別。它能夠以腰部為軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，每只手臂有7個(gè)關(guān)節(jié)，它的手（其實(shí)就是夾子）安裝了內(nèi)置管鉗子、攝像機(jī)和燈。Dextre擁有精確度很高的觸覺。另外，它還有多個(gè)活動(dòng)關(guān)節(jié)，可以換裝不同工具，專干國(guó)際空間站艙外的臟活、累活、危險(xiǎn)活。

空間站首個(gè)擬人機(jī)器人Robonaut-2

2011年3月，全球首個(gè)擬人機(jī)器人Robonaut-2（簡(jiǎn)稱R2）登上國(guó)際空間站，成為國(guó)際空間站的長(zhǎng)住居民。R2的首要任務(wù)是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。它被部署在“命運(yùn)”號(hào)實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)，完成其在地球上進(jìn)行過的類似實(shí)驗(yàn)任務(wù)，之后可能參與真空處理和濾片除塵工作，并可進(jìn)行艙外修理或輔助航天員的艙外活動(dòng)。如果測(cè)試順利，未來的R2可能進(jìn)入通訊衛(wèi)星和氣象衛(wèi)星，甚至參與小行星任務(wù)，開啟次世代的太空探索。

造價(jià)250萬美元的R2是由美國(guó)宇航局和通用汽車公司聯(lián)合研制的。它是由鋁和鍍鎳碳纖維制成，軀干呈白色，頭戴金色頭盔，形似英國(guó)廣播公司著名汽車節(jié)目《英國(guó)瘋狂汽車秀》中出現(xiàn)的神秘賽車手斯蒂格。R2全身裝有超過350個(gè)電子感應(yīng)器，指尖可以感受到羽毛的存在。

靈巧的擬人機(jī)器人不僅看起來像人，而且被設(shè)計(jì)成像人一樣工作。R2的手和手臂與空間站工作人員使用的工具相似。將來，擬人機(jī)器人在太空中的最大好處可能是在太空行走期間作為航天員的助手或替身。

R2計(jì)劃將分為3個(gè)階段：首先，R2被限定在國(guó)際空間站中“命運(yùn)”號(hào)實(shí)驗(yàn)艙的固定位置進(jìn)行工作；然后裝上腿，能在空間站內(nèi)自由移動(dòng)；在接下來的幾年內(nèi)，通過升級(jí)能在空間站外進(jìn)行艙外活動(dòng)。

色彩艷麗的Spheres

在國(guó)際空間站內(nèi)，有3個(gè)色彩艷麗、外形酷似排球的機(jī)器人在飄浮，進(jìn)行著各種實(shí)驗(yàn)。這3個(gè)機(jī)器人的正式名字為“Spheres衛(wèi)星”，它是“同步位置保持、連通與再定向試驗(yàn)衛(wèi)星”的縮寫，因?yàn)樗拈L(zhǎng)相像個(gè)球，又有人稱它為“球面機(jī)器人”。到目前為止，這幾個(gè)小機(jī)器人在太空進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)600多個(gè)小時(shí)的實(shí)驗(yàn)，開展了包括自主形態(tài)飛行、空間站導(dǎo)航和地圖繪制等豐富實(shí)驗(yàn)，甚至還參加了中學(xué)生在空間站進(jìn)行的編寫程序比賽。

說起“球面機(jī)器人”的研制，學(xué)生們?cè)谄渲械呢暙I(xiàn)不少，可以說是學(xué)生們的杰作。它們是由麻省理工學(xué)院的研究生和有效載荷系統(tǒng)公司共同研制的。

這種只有保齡球大小的球形機(jī)器人實(shí)際上是一種定位交會(huì)對(duì)接試驗(yàn)衛(wèi)星，它擁有自己的供能、推進(jìn)、計(jì)算、導(dǎo)航系統(tǒng)及擴(kuò)展接口，可以通過噴氣式推動(dòng)器在國(guó)際空間站內(nèi)移動(dòng)。這些飛行的機(jī)器人在軌道內(nèi)可以編隊(duì)自主飛行，并通過無線電鏈路保持相對(duì)位置不變。美國(guó)國(guó)家航空航天局將它們安置在國(guó)際空間站上，主要的任務(wù)是進(jìn)行微重力研究、工程與機(jī)器測(cè)試及探索自由飛行機(jī)器人在太空的應(yīng)用。美國(guó)國(guó)家航空航天局對(duì)“球面機(jī)器人”寄予了厚望，雖然現(xiàn)在它們還只能呆在空間站內(nèi)，不能遠(yuǎn)離空間站，但是未來很可能會(huì)承擔(dān)更重要的任務(wù)。

會(huì)說話的機(jī)器人Kirobo

2013年8月4日，一個(gè)名叫Kirobo的智能小機(jī)器人，乘坐日本的無人貨運(yùn)飛船“鶴”4號(hào)機(jī)升空，前往國(guó)際空間站，成為世界上首個(gè)能夠在太空說話的機(jī)器人。Kirobo是一個(gè)身手異常靈活，同時(shí)具備面部識(shí)別功能和語音功能的機(jī)器人，甚至能讀懂人的情緒反應(yīng)，并且能跟航天員進(jìn)行日語對(duì)話。它身高34厘米，重1千克，會(huì)做出各種不同的表情，其外形酷似日本漫畫人物中的阿童木。在地球上，Kirobo有一個(gè)雙胞胎Mirata，它監(jiān)控Kirobo在太空可能遇到的問題。

當(dāng)Kirobo進(jìn)入國(guó)際空間站后，通過視頻傳輸路線向地面?zhèn)鱽砹怂男畔ⅰＫf：“今天是2013年8月21日，一個(gè)機(jī)器人邁出一小步，將意味著朝向美好的未來邁出了一大步！早上好！地球上的朋友們！我是Kirobo！是世界上第一個(gè)會(huì)說話的機(jī)器人航天員，很高興見到你們！”Kirobo說話時(shí)還做了揮舞手腳和昂首挺胸的動(dòng)作。

在長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月的空間站工作期間，Kirobo負(fù)責(zé)向航天員提供各種操作說明，并傳遞來自地面控制室的最新信息，陪航天員說話，為航天員們解悶，讓航天員保持愉快的心情。此外，它還可以拍照，并且通過地球上的“雙胞胎兄弟”更新它的微博賬戶，這是它作為一個(gè)“社會(huì)型機(jī)器人”的部分任務(wù)。

球形小機(jī)器人Int-Ball

2017年6月，兩個(gè)被稱為“Int-Ball”的小型球形機(jī)器人進(jìn)駐到國(guó)際空間站的日本“希望”號(hào)實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)。它是由日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)等單位研制的。

到目前為止，球形小機(jī)器人的主要任務(wù)就是幫航天員拍照，將航天員從拍照的“海洋”中解脫出來，把更多的時(shí)間和精力用于太空實(shí)驗(yàn)和設(shè)備修復(fù)。球形小機(jī)器人升級(jí)之后，IntBall機(jī)身內(nèi)還將安裝通過圖像識(shí)別功能來進(jìn)行物品保管和故障調(diào)查的裝置，使球形機(jī)器人變得更人性化、更智能，甚至能擔(dān)負(fù)起檢查空間站的物資供應(yīng)及幫助航天員排查太空艙內(nèi)危險(xiǎn)情況等重要職責(zé)。此外，有這么一顆可愛的小球在太空站內(nèi)晃來晃去，對(duì)于國(guó)際空間站孤寂的航天員們，也是一種心靈上的慰藉。