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SpaceX龙飞船搭载NASA技术设备“三眼乌鸦”,助力卫星修复轨道航天器

2017-02-20
上周六,SpaceX执行了第十次国际空间站补给任务(CRS-10)。

【猎云网(微信号:ilieyun)】2月20日报道(编译:饼饼

上周六,SpaceX执行了第十次国际空间站补给任务(CRS-10),这次龙飞船搭载了一种关键的NASA技术设备飞升上天。该设备将助力卫星修复其他已经在轨道上的航天器,被称为“Raven(乌鸦)”,并且未来将测试出一种新型的太空导航系统。

该模块配备有三个光学仪器,因此得名“三眼乌鸦”(与《权力的游戏》中的绿先知三眼乌鸦同名)。鉴于龙飞船是搭载 SpaceX的“猎鹰9号”运载火箭升空的,NASA卫星服务项目部的副项目经理Benjamin Reed在采访中表示:“我们的‘三眼乌鸦’是骑在龙飞船的背上飞上天的。”

此前,NASA就一直希望构建一个能与轨道上运行的其他卫星自主接触的航天器,新系统的出现可以说是众望所归。详细的解释就是,NASA希望创建一种特殊的服务卫星,它可以修复老化的空间探测器,也可以为这些探测器补充燃料。一般情况下,随着时间的推移,轨道上的卫星将逐渐耗尽操作所需的燃料,设备也趋于老化,这使得它们只能维持约十年的有限生命。但是,维修卫星将有可能延长轨道上卫星的寿命。

Reed表示:“轨道上99%以上卫星都是这么个规律,燃料耗尽时也即寿终正寝,这时候就必须再造一个卫星。因此,如果有一个机器人可以修理这些卫星或是将它们放到新的仪器中使之得以重新使用,那便能使这项投资更加有利可图。”

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那么,问题来了,创建这样的服务器可谓是相当艰难。第一,这样的卫星必须能自主地与以每小时1.7万英里速度绕地球运行的飞行器汇合。由于维修卫星也将在轨道上,因此它将始终与之保持相同的速度。

再加上,我们才刚开始在地球上推行自主驾驶汽车,自动驾驶技术还没有足够成熟,而太空飞行器所要求的自由度和定向运动的精确度又远远高于自驾车,所以是难上加难。Reed表示:“汽车是两个自由度的控制问题,而航天器必须把握好六个自由度。”

Reed表示,正是由于这种种原因,还没有卫星曾自主飞行过。事实上,卫星在太空中的位置可能有很大的不同。虽然地面操作者可以引导卫星在轨道上的运动,但是卫星的位置同样可以在其绕地球而行的路径上波动达数公里。另外,有效的维修卫星须能以厘米级的精度移动,如此才得以追上目标卫星并抓获它。而由于地面与航天器之间的通信延迟,这些动作只能由卫星自主完成。在精确度要求如此之高的行动中,即便是几分钟的动作迟缓都能使事情变得更为困难。

 于是Raven应运而生,它将测试整个导航系统,使一切得以顺利进行。Raven从外形来看是一个白色盒子,它包含有三个关键传感器,它们分别是可见光传感器、红外线传感器及激光雷达测距传感器。三者默契合作,形成合力,用以识别太空中的维修卫星,并测量出它的距离和运动轨迹。在未来,服务卫星可以使用完善版的Raven系统找出需要补充燃料的航天器。

上周六,Raven已与5500磅(约2495千克)重的科研设备和补给一起搭载龙飞船前往国际空间站,抵达宇航员身边。通常,这种珍贵的物资将放在龙飞船的货舱内送往太空,但Raven这次是放在后备箱里升空的。后备箱这种不加压的圆柱结构包含有龙飞船的太阳能电池板,能在发射期间为航天舱提供电力支持。

一旦货舱抵达国际空间站,Raven将被加拿大双臂机器人安装在站外的平台上。此后,Raven将在国际空间站停留两年,分析在此期间空间站迎来送往的航天飞机的运行情况。它将通过跟踪航天器来查看NASA的导航算法。一旦跟踪出现问题,NASA将对Raven进行重新编码,使其导航系统更为精确。

Reed和他的团队非常希望能在太空中测试Raven,因为这种类型的导航技术无法在地球上进行精准的测试。就拿一件事来说,太空中的暗影不同于地面,这可能会在无形中干扰导航系统。Reed表示:“在太空没有灰尘,也不含水分的情况下,太阳的阴影是超清晰的,比在地面上要清晰得多。我们编写了机器驱动算法来寻找卫星上的自然特征,但我们也必须确保这些算法不会被太空中这些清晰的阴影所干扰。”

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如果Raven被证明是成功的,NASA接下来便会将其运用在实际的维修卫星中。

NASA意在为私人空间行业打造一种全新的服务能力。如此,卫星运营商便能在将来拥有更多的选择,让他们投放在太空的设备发挥更大的作用,也即意味着可以节省一大笔开支。通常,建造一个大型的卫星需要花费数百万美元,而将它们发射到太空又需要花费数百万美元。如果维修卫星能够进入轨道并修复多达10颗老化的卫星,那么发射该服务器的成本就可以被用在10处,也就是说,修复卫星远比发射一颗新卫星要实惠得多。

正如Reed所言,如此,“你真的可以获得巨额的资产回报。”

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