DARPA的救援机器人正在改变太空中的卫星维护方式

美国海军研究实验室和DARPA已经开发出一种能够为在轨卫星提供服务的机器人载荷。该载荷设计用于执行维修和升级，有望通过延长卫星寿命和降低卫星维修相关成本来彻底改变卫星运行状况。 随着热真空测试的成功以及与诺斯罗普-格鲁曼公司（Northrop Grumman）的合作，该项目有望于2026年发射，为弹性和适应性强的空间基础设施新时代的到来奠定基础。

2024年10月8日，在完成测试后，地球同步卫星机器人服务（RSGS）有效载荷进入位于华盛顿特区的美国海军研究实验室海军空间技术中心的低温热真空室。 一旦进入轨道，RSGS有效载荷将对地球同步轨道上的卫星进行检查和服务。 图片来源：美国海军 Sarah Peterson 拍摄

改变太空操作： NRL 和 DARPA 的机器人革命

美国海军研究实验室（NRL）的海军空间技术中心（NCST）与美国国防部高级研究计划局（DARPA）合作，成功完成了航天合格机器人套件的开发，该套件旨在为在轨卫星提供服务。 这一里程碑于10月8日实现。

在 DARPA 的资助下，NRL 开发了地球同步卫星机器人服务 (RSGS) 集成机器人有效载荷 (IRP)。 这项突破性技术已移交给 DARPA 的商业合作伙伴诺斯罗普-格鲁曼公司的 SpaceLogistics，以便与航天器总线"任务机器人飞行器"（MRV）集成。

2024年10月4日，位于华盛顿特区的美国海军研究实验室海军空间技术中心，技术服务公司空间机器人和机构工程师史蒂文-布彻（Steven Butcher）在低温热真空室完成测试后，对地球同步卫星机器人服务（RSGS）有效载荷进行检查。 一旦进入轨道，RSGS有效载荷将对地球同步轨道上的卫星进行检查和服务。 图片来源：美国海军 Sarah Peterson 拍摄

最近完成的热真空测试是一个重要的里程碑，标志着该计划实现了在不久的将来在轨道上展示机器人服务能力的目标，NRL研究主任布鲁斯-丹利（Bruce Danly）博士说，"NRL对机器人有效载荷的贡献是实现这一愿景的重要组成部分。NRL对机器人有效载荷的贡献是实现这一愿景的重要组成部分，它有望改变地球静止轨道上的卫星运行，降低卫星运营商的成本，并实现远远超出我们今天所拥有的能力。 事实上，预期的能力对于国家安全和民用应用都可能是革命性的。"

作为 DARPA RSGS 计划的机器人载荷开发商，NRL 着眼于未来，设计、建造、集成和测试突破性的卫星服务能力。

NRL航天器工程部NCST主管伯尼-凯尔姆（Bernie Kelm）说："这次合作为商业卫星和政府卫星开启了新的维修机会，实现了通常的近距离检查、轨道调整、硬件升级和维修。我们已经创建了先进的航天硬件和软件，这将大大增强卫星服务操作，包括所有的机器人控制。"

2024年10月8日，在完成测试后，地球同步卫星机器人服务（RSGS）有效载荷将进入位于华盛顿特区的美国海军研究实验室海军空间技术中心的低温热真空室。 一旦进入轨道，RSGS有效载荷将对地球同步轨道上的卫星进行检查和服务。 图片来源：美国海军 Sarah Peterson 拍摄

地球同步轨道卫星位于地球上空约 22000 英里处，对于军事、政府和商业通信、地球观测科学和国家安全服务至关重要。

目前，航天器面临着巨大挑战，部分原因是无法进行在轨维修或升级。 为了弥补维修选项的不足，卫星通常会装载备用系统和多余的燃料，导致复杂性、重量和成本增加。 凯尔姆补充说，如果这个项目证明是成功的，卫星就可以根据新技术进行在轨升级，以延长其使用寿命。

"军方会定期修理损坏的飞机、坦克、舰船和卡车。 我们用最新的雷达、计算机和发动机升级飞机和舰船，"NRL 负责机器人和自主系统的高级科学家格伦-亨肖（Glen Henshaw）博士说。"卫星是我们购买的唯一昂贵的设备，一旦投入使用就无法维修或升级，这就花费了纳税人的钱。 RSGS旨在改变这种状况；我们打算证明，我们可以利用机器人对这些宝贵的资产进行升级和维修。"

测试活动使机器人有效载荷在轨道上和类似太空的真空条件下所面临的各种温度下进行了测试。 工程师们测试了有效载荷的各个方面，包括航空电子设备、摄像头和灯光，并演示了两个机械臂的所有操作，包括发射锁的部署、校准和工具更换。 测试还验证了 SpaceWire 通信以及机器人的合规性和视觉伺服控制模式。

"NRL的RSGS团队花费了近10年的时间，专注于完成这个首创的机器人服务有效载荷，"NRL RSGS项目经理威廉-文森特（William Vincent）说。"IRP TVAC的完成是一个重要的里程碑，代表着一群兢兢业业的工作人员付出了无数个小时的努力。 就像送孩子第一次上大学一样，将IRP运往杜勒斯机场是一次苦乐参半的经历。"

NRL 经过二十多年的努力，使 RSGS 计划的技术日臻成熟。 RSGS旨在安全可靠地修理和升级宝贵的商业、民用和国家安全卫星，其中一些卫星的造价超过十亿美元。 在不久的将来，机器人卫星"机械师"可通过升级各种能力，包括新的电子、推进和传感器能力，延长卫星的使用寿命。 RSGS机器人可以展示广泛的服务，作为建造大型在轨结构的前奏，其中可能包括下一个伟大的天文台、太阳能发电站或其他革命性的新系统。

亨肖说："我们希望这将最终带来航天器更加模块化和更易于维护。我们将自豪地注视着RSGS，因为它为美国当前的太空基础设施提供了复原力，并朝着具有革命性能力的转型太空架构迈出了坚实的第一步。"

该机器人有效载荷预计将于2026年搭载诺斯罗普-格鲁曼公司的MRV航天器总线发射升空，随后将进行初步检查和校准，并执行全面的运行服务任务。

编译自/ScitechDaily