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維修機器人將使老衛星重獲新生

當說到太空望遠鏡,人們第一個想到的必是那將要功成身退的哈伯......

封面圖、衛星機器人概念圖

當說到太空望遠鏡,人們第一個想到的必是那將要功成身退的哈伯。為人類拍下了許多絕美照片的它,在任務初期,卻和近年發射的福衛五號一樣,回傳地球的首批照片相當模糊。問題導因於鏡面打磨失誤,當年NASA無法如福衛五號直接從地面控制站調整、修正,因而,必須派出太空人前往哈伯望遠鏡上安裝修正鏡。

主鏡被多磨了2.2微米,卻需要七位太空人經過近百種維修工具的嚴格訓練、進行任務時更要承擔被太空垃圾擊中的風險,最終才能換來如此珍貴又清晰的畫面。任務歷時10天,共五次艙外活動,在這麼長的時間裡任何意外都可能發生,當年任務的完全成功,以現在軌道充滿五花八門太空垃圾的情況看來,恐怕只是僥倖。

除了技術上的問題,對於在仍有稀薄大氣的軌道上運行的人造衛星而言,通常都會攜帶一定的燃料用以維持高度和調整姿態。當衛星燃料消耗殆盡之時,就算服役年限還沒到,卻也只剩下最後一口氣,大約離退役之日不遠矣。

要避免太空人任務的高風險,卻又不能不為衛星進行維護乃至於添加燃料,由美國國防高等研究計劃署(Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA)和NASA合作研發的衛星機器人可望為這些問題解套。

圖二、衛星機器人繞行於目標衛星四周進行建模

圖三、正在進行建模的目標衛星



完成建模後並提供足夠資訊給地面人員分析後,機器人會用機械手臂與目標衛星進行對接。

圖四、衛星機器人與目標衛星對接模擬圖圖五、實驗室裡模擬對接之測試(左方為目標衛星,右方為對接之機器手臂)



完成對接後,衛星機器人便可以開始進行維修任務,將由地面的實驗室內先模擬一次流程,確認無誤再交由機器人執行任務,結束後解除對接並離開目標衛星,等待下一次的維修任務。





圖六、衛星機器人協助展開目標衛星之太陽能板



「我們還在那裡建造一樣價值十億元的物品,然後從不檢查、保養、維修它?」計畫主持人Gordon Roesler說道「但那正是我們在太空做的事。」近來,越來越多的富豪和私人公司投入太空產業,有的在開發登月車、有的想要在太空採礦、更有些試圖研發能在太空建造物品的3D列印機。不論成功與否,太空維修的議題著實越顯重要。

不只是DARPA,NASA在去年12月6日亦與加州的羅拉太空系統公司(Space Systems Loral, SSL)簽約合作開發有如太空加油站的Restore-L衛星,預計於2020年發射,為一顆1999年升空的LandSat-7地球觀測衛星加注燃料。

圖七、藝術家筆下的Restore-L衛星



若能成功利用機器人代替太空人,我們期待它不僅能夠延長衛星壽命、減少事故發生率,更能重複使用,不必每次維修任務都發射一次火箭,消耗能源又花費甚鉅;將迷途的衛星帶回正確道路、甚至還能實現清除太空垃圾、在太空組裝衛星等複雜工作。衛星機器人的前途,看來是一片光明呢!

 



參考資料與圖片:



1. 〈Robotic Servicing Geosychonous Satellites〉/ DARPA



https://www.darpa.mil/program/robotic-servicing-of-geosynchronous-satellites



2. 〈DARPA And NASA Team Up To Design Refueling Satellite〉/Popular Mechanics



http://www.popularmechanics.com/military/a14506288/darpa-and-nasa-team-up-to-design-refueling-satellites/



3.〈Why DARPA and NASA are building robot spacecraft designed to act like service stations on orbit〉/ The Washington Post



https://www.washingtonpost.com/news/the-switch/wp/2017/12/22/why-darpa-and-nasa-are-building-robot-spacecraft-designed-to-act-like-service-stations-on-orbit/?utm_term=.fa3bf75eebf6



4.〈Federal court dismisses Orbital ATK suit over satellite servicing program〉/ SpaceNews



http://spacenews.com/federal-court-dismisses-orbital-atk-suit-over-satellite-servicing-program/



 


 

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