美國海軍研究實驗室和DARPA已經開發出一種能夠為在軌衛星提供服務的機器人負荷。此載重設計用於執行維修和升級，預計將透過延長衛星壽命和降低衛星維修相關成本來徹底改變衛星運作狀況。 隨著熱真空測試的成功以及與諾斯羅普-格魯曼公司（Northrop Grumman）的合作，該項目預計將在2026年發射，為彈性和適應性強的空間基礎設施新時代的到來奠定基礎。

2024年10月8日，在完成測試後，地球同步衛星機器人服務（RSGS）有效載荷進入華盛頓特區的美國海軍研究實驗室海軍太空技術中心的低溫熱真空室。 一旦進入軌道，RSGS有效載荷將對地球同步軌道上的衛星進行檢查和服務。 圖片來源：美國海軍Sarah Peterson 拍攝

改變太空操作： NRL 和DARPA 的機器人革命

美國海軍研究實驗室（NRL）的海軍太空技術中心（NCST）與美國國防部高級研究計畫局（DARPA）合作，成功完成了航太合格機器人套件的​​開發，該套件旨在為在軌衛星提供服務。 這一里程碑於10月8日實現。

在DARPA 的資助下，NRL 開發了地球同步衛星機器人服務(RSGS) 整合機器人有效載荷(IRP)。 這項突破性技術已移交給DARPA 的商業合作夥伴諾斯羅普-格魯曼公司的SpaceLogistics，以便與太空船匯流排”任務機器人飛行器”（MRV）整合。

2024年10月4日，位於華盛頓特區的美國海軍研究實驗室海軍太空技術中心，技術服務公司太空機器人和機構工程師史蒂文-布徹（Steven Butcher）在低溫熱真空室完成測試後，對地球同步衛星機器人服務（RSGS）有效載荷進行檢查。 一旦進入軌道，RSGS有效載荷將對地球同步軌道上的衛星進行檢查和服務。 圖片來源：美國海軍Sarah Peterson 拍攝

最近完成的熱真空測試是一個重要的里程碑，標誌著該計劃實現了在不久的將來在軌道上展示機器人服務能力的目標，NRL研究主任布魯斯-丹利（Bruce Danly）博士說，”NRL對機器人有效載荷的貢獻是實現這一願景的重要組成部分。實現遠遠超出我們今天所擁有的能力。

作為DARPA RSGS 計畫的機器人載荷開發商，NRL 著眼於未來，設計、建造、整合和測試突破性的衛星服務能力。

NRL太空船工程部NCST主管伯尼-凱爾姆（Bernie Kelm）說：「這次合作為商業衛星和政府衛星開啟了新的維修機會，實現了通常的近距離檢查、軌道調整、硬體升級和維修。

2024年10月8日，在完成測試後，地球同步衛星機器人服務（RSGS）有效載荷將進入位於華盛頓特區的美國海軍研究實驗室海軍太空技術中心的低溫熱真空室。 一旦進入軌道，RSGS有效載荷將對地球同步軌道上的衛星進行檢查和服務。 圖片來源：美國海軍Sarah Peterson 拍攝

地球同步軌道衛星位於地球上空約22,000 英里處，對於軍事、政府和商業通訊、地球觀測科學和國家安全服務至關重要。

目前，太空船面臨巨大挑戰，部分原因是無法進行在軌維修或升級。 為了彌補維修選項的不足，衛星通常會裝載備用系統和多餘的燃料，導致複雜性、重量和成本增加。 凱爾姆補充說，如果這個計畫證明是成功的，衛星就可以根據新技術進行在軌升級，以延長其使用壽命。

“軍方會定期修理損壞的飛機、坦克、船和卡車。我們用最新的雷達、電腦和發動機升級飛機和船，”NRL 負責機器人和自主系統的高級科學家格倫-亨肖（Glen Henshaw ）博士說。 “衛星是我們購買的唯一昂貴的設備，一旦投入使用就無法維修或升級，這就花費了納稅人的錢。 RSGS旨在改變這種狀況；我們打算證明，我們可以利用機器人對這些寶貴的資產進行升級和維修。

測試活動使機器人有效載荷在軌道上和類似太空的真空條件下所面臨的各種溫度下進行了測試。 工程師測試了有效載荷的各個方面，包括航空電子設備、攝影機和燈光，並演示了兩個機械手臂的所有操作，包括發射鎖的部署、校準和工具更換。 測試還驗證了SpaceWire 通訊以及機器人的合規性和視覺伺服控制模式。

“NRL的RSGS團隊花了近10年的時間，專注於完成這個首創的機器人服務有效載荷，”NRL RSGS專案經理威廉-文森特（William Vincent）說。 “IRP TVAC的完成是一個重要的里程碑，代表著一群兢兢業業的工作人員付出了無數個小時的努力。 就像送孩子第一次上大學一樣，將IRP運往杜勒斯機場是一次苦樂參半的經歷。

NRL 經過二十多年的努力，使RSGS 計劃的技術日臻成熟。 RSGS旨在安全可靠地修理和升級寶貴的商業、民用和國家安全衛星，其中一些衛星的成本超過十億美元。 在不久的將來，機器人衛星”機械師”可透過升級各種能力，包括新的電子、推進和感測器能力，延長衛星的使用壽命。 RSGS機器人可以展示廣泛的服務，作為建造大型在軌結構的前奏，其中可能包括下一個偉大的天文台、太陽能發電站或其他革命性的新系統。

亨肖說：”我們希望這將最終帶來航天器更加模組化和更易於維護。我們將自豪地註視著RSGS，因為它為美國當前的太空基礎設施提供了復原力，並朝著具有革命性能力的轉型太空架構邁出了堅實的第一步。

該機器人有效載荷預計將於2026年搭載諾斯羅普-格魯曼公司的MRV航天器總線發射升空，隨後將進行初步檢查和校準，並執行全面的運行服務任務。

編譯自/ ScitechDaily