国际空间站的费多尔和太空小蜜蜂
时间：2020-10-04 10:58:54 来源：达达文档网 本文已影响 人 
沈羡云
随着科学技术的发展，越来越多的机器人被设计和制造出来，进入人类生产和生活的各个领域。在探索和利用太空的过程中，空间机器人同样发挥了它们的作用，代替或协助人类在太空中进行科学实验、出舱操作、空间探测、处理日常事务等活动。目前，在国际空间站上忙碌的不仅是航天员，一些机器人也陆续地登上空间站，成为航天员的工作伙伴。最近又有两种机器人奔赴国际空间站，它们是机器人费多尔和太空小蜜蜂。
拟人机器人费多尔
2019年8月22日，俄罗斯联盟2.1A火箭和联盟MS-14飞船组成“联盟”套装，从俄罗斯的拜科努尔航天发射场发射升空，前往国际空间站。此行飞船中没有宇航员，唯一的“乘客”是一个名叫“费多尔”的人形机器人。与之前被送到国际空间站的机器人相比，机器人费多尔不仅外形更像人，还“名正言顺”地坐在飞船指令长的位置上，以宇航员的身份进入太空。这次太空任务，是人类航天史上首次以机器人取代飞船指令长执行飞行。因此，它也被称为真正的“机器人宇航员”。由于费多尔的重量和尺寸比宇航员略大一些，为了代替传统座椅，专业研究人员按照其大小制作了特制的铝合金架子，以保护费多尔的组件和机械装置免受外部因素的影响。
联盟MS-14飞船原计划于莫斯科时间8月24日8时30分完成与国际空间站的自动对接，但当天对接出现一些意外，导致对接失败。随后，俄罗斯飞控中心决定于8月27日早上进行第二次对接。如果第二次对接不成功的话，飞控中心可能让联盟MS-14飞船沉入海洋，费多尔的上天梦想也将石沉大海。幸运的是，第二次对接成功了。对接完成后，飞船与空间站进行大气压均衡以及接口气密检查，随后空间站上的宇航员打开连接飞船的舱盖，将费多尔迎进空间站。对接成功后，机器人费多尔在自己的“推特”上发文称，飞船与国际空间站的对接比原计划晚3天，它為迟到表示歉意，并称自己已做好上班准备。
费多尔高1.8米，重约160千克，造价超过3000万元人民币，长相酷似电影中的“终结者”，如果好莱坞要拍摄一部讲述终结者早期原型的影片，它绝对是主角的最佳人选。费多尔身体内遍布各种传感器，可将四肢感受到的各种作用力反馈回远端的计算设备，并根据这些受力数据做出力度恰到好处的动作。凭借这套绝活儿，它不仅能行走、开车、做俯卧撑、拧阀门、打开门锁、操作灭火器、操作电钻和气焊枪，甚至还会双手开枪和举起20千克的货物。此外，它还配备有语音控制系统，可以与宇航员随意交流或进行任何主题的对话，从相互问候到机器人研发者情况，甚至还会开玩笑和进行哲学对话。
费多尔大约由1.5万个部件组成，基于Linux的实时操作系统运行，可用普通的插座充电，充满电后，足以工作1个小时。它既能自动工作1小时，也能由操作员通过卫星通信远程遥控。它采用了特殊的抗振材料和控制运动的算法，避免意外损坏国际空间站。作为太空机器人，费多尔有许多绝活。它不仅能模仿人的动作，而且具备自我学习能力，能够训练自己自主运动。费多尔装备了麦克风、GPS全球导航卫星系统、测距激光、摄像机、热像仪和特殊的自定位系统，用于收集环境信息和运动参数等数据。
费多尔已经有多年的发展历史，最初由俄罗斯国防工业高级研究基金会与紧急情况部委托安卓技术公司开发，主要目的是用于灾难救援。后来，俄罗斯国家航天集团公司“看中”了它，并支持安卓技术公司研制太空版本。这次上国际空间站的是俄罗斯“费多尔”系列机器人的最新版本之一，这款机器人采用的材料能够经受住发射过程中的种种考验，同时还能满足在太空中进行各种作业的要求。
在空间站上，费多尔的行为将受到限制，以防止发生意外，对空间站造成破坏。人工智能允许费多尔自主移动和行动，它也可以在身穿全身控制服的操作人员操控下完成各项工作。但是，由于费多尔在轨时间很短，并且只是第一次到达空间站，按照太空测试项目计划，此行只让它完成简单的4项任务：使用特制海绵清理空间站外壳灰尘；
在工作区用手电筒为宇航员提供照明；
使用钳子等工具截断电缆；
插拔空间站内外供电系统连接器。如果这些测试任务顺利完成的话，它可能很快将再次返回太空，并在2021年之前出舱，进行太空行走。据称，费多尔今后关键任务之一还包括协助月球基地的建造和使用，另外也可能应用到其他行星上的基地建设。
太空小蜜蜂
在国际空间站里，航天员承担着非常重要的维修和科研工作，也要进行一些琐碎的工作。他们除了维修、维护国际空间站和进行各种实验外，为了维持生活和健康，还要打扫卫生、整理内务、做饭和锻炼身体。为了减轻航天员的负担，让航天员有更多的时间从事更重要的工作和更好地保证航天员的休息和锻炼，地面也派一些机器人协助航天员工作。最近，美国国家航空航天局（NASA）开发了3名新的服务机器人，组成太空小蜜蜂小组，给航天员打打下手，帮帮忙，以进一步推动太空研究。
太空小蜜蜂由位于硅谷的NASA艾姆斯研究中心研制，外形是一个边长约32厘米的立方体，重约10千克。太空小蜜蜂小组由3个立方体形状的机器人、软件和智能充电坞组成。3个机器人的名字是蜜糖、女王和小黄蜂，可在微重力环境下分别从事不同工作。别看它们的个头不大，科技含量却挺高。它们装备多款相机组成视觉导航系统，能够在国际空间站内自主飞行并规避碰撞，并通过小型风扇“鼓风”提供飞行动力。它们发射到空间站的时间不同。蜜糖和小黄蜂于2019年4月17日被发射到空间站，女王于2019年7月25日被发射到空间站。它們经过近一个月的装配检查，已经完成了设备的初始化工作，可以开始服役。
这些机器人可以通过航天员、飞行控制员或地面研究人员自主或远程控制，完成各项任务。恰如其名，这种机器人能够像蜜蜂一样编队、分工合作、协同完成任务。它们除了可用于研究“如何在该环境下更好地实现自主飞行”外，最主要的工作就是帮助航天员或地面观察员完成部分周期性的科学观测或空间站的维护工作，减少航天员在日常事务性工作上花费的时间。当需要的时候，机器人可以返回它们的充电坞，自己充电。太空小蜜蜂还具备从充电到工作全自主运行的能力，能够长时间独立工作。
太空小蜜蜂可谓本领高强，既能充当“太空摄影师”，记录航天员的工作生活，又能化身为“太空检测员”，监测空间站中的噪声和空气质量，还能作为“贴心管家”协助人搜寻遗忘了的工具。此外，太空小蜜蜂还配备了一个机械臂，既可协助航天员拾取物品，又能抓紧墙上的把手将自身位置固定，以借机“歇歇脚”，减少能源消耗，提高拍摄清晰度。太空小蜜蜂还可作为一个研究平台，进行计算和编程，以便在微重力下进行实验 。由于机器人是模块化的并且可以升级，因此太空小蜜蜂为研究人员和科学家提供了进行各种实验的各种功能，也是一组可升级的多功能机器人。
太空小蜜蜂不仅在目前空间站的任务中起作用，在未来NASA重返月球的任务以及其他深空任务中也可以发挥重要作用，有能力成为未来航天器的看护者。它们在机组人员不在的情况下，还能够监测和保持系统的平稳运行。
机器人的使用对提高人类探索太空的能力将产生积极影响。未来，月球、火星和其他遥远太空的航天任务将为科学研究带来很多机会，但航天员的行动受限，机器人则可以通过自动运行或远程操控的方式，帮助完成繁琐、单调的工作，也可以执行其他更重要的任务。机器人最终将替代人类在航天飞船中掌舵，费多尔和太空小蜜蜂的上天，让人类朝这一方向又迈进了一步。
