在轨机器人组装技术可助实现太空商业化

美国《航空周刊》刊登文章称,美国上一届小布什共和党政府就开始注重私营部门的航天能力,这一趋势将延续到特朗普共和党政府。特朗普将继续推进小布什政府时期启动的NASA商业轨道运输服务(COTS)项目。该项目寻求由私营部门为公共部门业务研发航天器,帮助企业研发能将补给运送至空间站的货运飞船。

COTS项目目前使用轨道ATK公司的天鹅座飞船和SpaceX公司的龙飞船。有证据表明,特朗普政府将扩大太空项目的私营化。太空项目私营化的早期提倡者、前国会议员鲍勃沃克尔是特朗普竞选活动的太空政策顾问。特朗普政权的NASA过渡团队包括专门研究商业化新空间理念的南加利福尼亚大学商业教授戈雷格‧奥特瑞。

▲Archinaut3D打印技术可以制造桁架及其他轻量级结构，例如在太空中构建卫星天线

NASA在轨机器人制造与组装项目

NASA空间技术任务委员会(STMD)正在发展的大量技术有望实现特朗普政府所规划的太空产业,其中包括STMD通过临界点项目(全称为利用公私合作关系研发临界点技术项目)资助的在轨机器人制造与组装(IRMA)项目。负责STMD的副局长史蒂夫尤尔齐克表示,NASA希望能在太空中制造和组装航天器。

在奥巴马政府时期,NASA计划将低地球轨道任务移交给私营部门。航天工业界亿万富翁杰夫贝佐斯和艾伦马斯克正在自筹资金,开展深入探索太阳系的活动。当前,STMD正在为实现这些活动研发工具。在IRMA项目下,3家公司将分别获得2000万美元的资助,开展为期2年的地面风险降低工作,以推进在轨制造和组装技术发展,将其用于太空探索任务。

参与该项目的公司包括太空制造、轨道ATK和空间系统劳拉公司。NASA可能会对一些技术或所有技术进行太空飞行试验。轨道ATK公司已建立的子公司空间后勤公司,正在研发可对商业卫星进行重新定位、补给燃料和维修的机器人航天器,并寻求以此盈利。而IRMA项目正在为其助力。

空间后勤公司研发Ciras

空间后勤公司总裁汤姆威尔森表示,公司已制定了技术路线图,拟加强与政府机构的合作关系,研发未来技术,用于执行各种空间后勤任务。当前,公司致力于延寿、检测和拖运任务,但计划将补给燃料和维修卫星作为公司商业计划的关键组成部分。公司正在研发将卫星拖运更远距离的技术,以将卫星从地球轨道运送至地球同步轨道或地月轨道,另一项关键技术是在轨组装。

空间后勤公司将其为NASA研发的概念统称为用于机器人组装和服务的商业基础设施(Ciras)。公司为NASA开展的一项主要工作是研发在轨机械臂,其起飞重量只有加拿大建造的机械臂的1/10,加拿大机械臂是为NASA航天飞机研发的,并在国际空间站上使用。空间后勤公司的机械臂由电缆驱动,长12米,用于自动化组装超大型结构,它将组装下一代太空望远镜和巨型太阳能电池阵列。该公司还在研究能进行电子束焊接的末端执行器,该焊接任务对于航天员来说过于危险。

SSL公司研发蜻蜓项目技术

在临界点项目的资助下,SSL公司正在为NASA研发蜻蜓项目的技术,用于增强地球同步轨道商业通信卫星的能力,公司将其称为大型固体射频反射器的在轨机器人安装与重新配置。同时,该公司近期获得一项合同,将为NASA的RestoreL低地球轨道卫星服务演示验证建造航天器平台。

太空制造公司研发3D打印技术

太空制造公司已在国际空间站上使用3D打印机制造桁架及其他轻量级结构。该公司还在研发Archinaut3D打印技术,扩展在国际空间站执行的增材制造工作。Archinaut正式名称为通用太空机器人精确制造与组装系统,是公司准备送入太空的第2台3D打印机,装有机械臂,将实现航天器与大型空间结构的在轨自主制造与组装。

STMD临界点项目旨在推动技术的商业潜力迅速变成盈利能力。临界点项目的关键技术之一是轻量级蛛丝(gossamer)结构,航天器零部件不需要特殊工程设计就能承受发射负载。

尤尔齐克表示,未来可向具备3D打印和组装技术的航天器发送原材料,由该航天器使用原材料进行3D打印和组装,并建造航天器。从长远来看,人们将能在月球、火星、小行星等星体采矿,并用太空采矿获得的材料在太空生产物品。这是一个非常长远的构想,可能会改变人们设计与制造航天器的方式。