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美國太空總署押注自主機器人在太空中修復新的外星人狩獵望遠鏡

Telescópio espacial em órbita com a Terra ao fundo - Reprodução/space.com
Foto: Telescópio espacial em órbita com a Terra ao fundo - Reprodução/space.com

美國航太局正在製定一項前所未有的計劃,以確保未來宜居世界天文台(HWO)的使用壽命,該望遠鏡旨在在未來幾十年內運行。其中心思想涉及創建一個完全自主的軌道維護系統,使設備能夠繼續在其他太陽系中搜尋生物特徵,而沒有明確的截止日期。

與過去人類太空人進入太空進行手動調整的經典任務相比,新機器將需要 100% 機械方法。由於該設備將被放置在地球上極其遙遠的區域,工程師將需要創造創新的機器人技術,能夠在沒有任何直接人工幹預的情況下執行精細的修復。

發現繞紅矮星的七顆系外行星的圖像 - 美國太空總署戈達德太空飛行中心
發現繞紅矮星的七顆系外行星的圖像 – 美國太空總署戈達德太空飛行中心

模組化工程保證新系外行星獵人的生存

自設計之初,太空機械就在極其靈活的前提下構建,避免了衛星故障後成為太空碎片的模式。科學家的目標是建立一個動態平台,準備好在漂浮在宇宙黑暗中時接收不斷的硬體更新。

美國太空總署天文物理部門負責人肖恩‧多馬加爾-戈德曼表示,望遠鏡的基礎設施將需要用於定期機械幹預的檢修窗。專家詳細介紹說,這些操作的範圍從簡單地更換磨損部件到直接在太空真空中組裝大型科學儀器。

這種持續更新功能不再被視為獎勵,而是現在被視為任務的中心支柱。透過確保設備得到定期維護,該機構可以確保收集更豐富的天文信息,從而延長該項目所需的數十億美元財務投資的回報。

過去的載人任務與未來的自動化任務之間的關鍵差異

著名的哈伯望遠鏡徹底改變了我們對宇宙的理解,但它的歷史性成功與太空梭的勇敢之旅直接相關,太空梭需要專家在低軌道上對其進行修復。

  • 更換過時的車載計算機
  • 改變導航和穩定係統
  • 連接最先進的相機和感應器
  • 對外部面板和組件的物理修正

曾擔任太空人執行維修任務的退伍軍人約翰·格倫斯菲爾德最近解釋說,這些操作之所以能夠成功,是因為舊望遠鏡的內部結構有利於人工操作,抽屜和連接器很容易戴著加壓手套操作。

然而,宜居世界觀測站的動態發生了巨大變化,該觀測站將被送到距離地球表面約 150 萬公里的拉格朗日點 L2 區域。這個巨大的距離幾乎是月球之旅的四倍,使得用現有的火箭送人在經濟上不可行,在技術上也很危險。

詹姆斯·韋伯望遠鏡附近的後勤挑戰

新設備的最終目的地與強大的詹姆斯韋伯今天運行的宇宙鄰域完全相同,即太陽和地球之間的引力平衡區域。這個優越的位置使隔熱罩能夠完美發揮作用,並確保與控制底座的無線電通訊線路不間斷。

儘管 L2 點是拍攝遙遠星系的完美環境,但它的孤立性給後勤供應造成了巨大的障礙。為了克服缺乏人體力學的問題,與航太局相關的實驗室已經開始測試自主機械手臂和無人服務船,儘管原型仍需要大量改進。

該任務的官方時間表項目僅在 2040 年代啟動,這表明研究人員仍有很長的時間窗口來定義將在深空引導這些未來服務機器人的確切材料和演算法。

硬體更新以跟上不斷發展的科學

這項長期策略旨在防止機器遭受技術延遲的影響,這是使用舊處理器花費數十年時間進行探測的常見問題。開放式架構將確保未來幾年在地球上取得的發現能夠以新晶片和鏡頭的形式物理性地發送到天文台。

所有這些規劃都直接源自其光學前身的靈感源泉,正是因為它接受了日益清晰和強大的儀器的“移植”,它才存活了三十多年。

在確保其可以無限期現代化的情況下,該望遠鏡將始終配備人類最先進的光譜儀來分析岩石世界的大氣。最終,所有這些機器人工程努力都集中在一個單一且雄心勃勃的目標:找到地球的孿生行星,並明確回答我們在浩瀚的宇宙中是否孤獨。

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