今世前緣
眾所周知，航天員出艙進行太空行走可以完成許多重要任務，例如，能檢查、修理航天器，為航天器更換設備和添加燃料，捕捉報廢的或發(fā)生故障需要修理的衛(wèi)星，裝配大型空間結構等。但由于艙外沒有空氣，人一旦暴露在太空中將面臨失壓、缺氧、低溫和輻射損傷4大危險，所以必須穿保護身體的盔甲——艙外航天服。由于艙外航天服里充滿著空氣，鼓鼓囊囊的，所以穿上它行動非常不便，使人顯得笨手笨腳，而且航天員長時間艙外活動不僅很累，也有一定風險。因此，航天專家就想到把機器人送上太空，來完成那些簡單、危險的重復性勞動，而讓人主要發(fā)揮他的高度智能的本領。
太空機器人具有人的基本特點和功能，但不一定具有人的外形。它一般有抓舉、搬動物體的機械臂、機械手，這相當于上肢;可以走步、轉向或移動的腿或輪子，這相當于下肢;儲存信息裝置和運算裝置或電腦，用于分析、比較、判斷與決策，這相當于腦和神經中樞;具有視覺、觸覺、聽覺、嗅覺等功能的傳感器，可以感知溫度、硬度、重量、距離、方位、形狀和大小等，這相當于感知器官。
早在1967年4月，就誕生了第一個太空機器人，它是美國勘測者3號月球探測器上的機械臂。這個探測器的機械臂能在地面命令的控制下，在月面挖掘土壤，送入土壤分析器進行分析，以便為阿波羅載人飛船登月選擇合適的著陸地點。
1970年9月，蘇聯(lián)成功地發(fā)射了世界上第一個取樣返回機器人——月球16號探測器。它能接受地面的遙控命令，在月球表面行走，挖掘土壤，送入樣品艙，然后帶回地球。1970年11月，蘇聯(lián)的月球17號探測器把世界上第一臺巡視機器人——月球車1號帶到了月球。
1980年以后，美國航天飛機上的機械臂曾經多次施放、維修甚至回收衛(wèi)星，工作得很出色。但是，這類只有手臂的機器人，沒有頭腦，沒有軀干，完全靠人遠距離操縱，所以是一種“發(fā)育”極不完全的雛形機器人。
1997年，美國火星探路者探測器將世界上第一臺火星巡視機器人帶到了火星。這是一輛取名為“旅居者”的小型火星車，只有微波爐大小。后來，美國又發(fā)射了更先進的火星巡視機器人，即火星車。
在軌服務
在軌服務是指在太空為軌道上運行的航天器添加燃料、補充氣源、裝拆結構部件和維修儀器設備等服務活動。這些任務通常需要由航天員走出座艙去完成，但一些簡單的操作可由機器人代勞。
在軌服務機器人現(xiàn)已承擔重任，比如航天飛機和國際空間站上所應用的加拿大機械臂，雖然它沒有人的形狀，但它是一個擁有部分智能功用的機器人。美國航天飛機的遙控機械臂長15.2米，由3節(jié)組成，末端是一個可伸縮的“手腕”，能搬運直徑4.5米、長18米、質量29噸的有效載荷，完成了上百次的釋放、回收衛(wèi)星以及協(xié)助航天員在太空維修航天器的任務。
國際空間站上的可移動遙控機械臂長約17米，裝在空間站主桁架的導軌上，能往返移動，擴大操作范圍。它由6段子臂和7個帶電動機的活動關節(jié)組成，起重能力達到160噸。其末端還有一個靈巧的多爪機械手“德克斯特”，能完成裝配和拆卸結構零件以及維修設備等精細活兒。它已在“國際空間站”建造中立下汗馬功勞，包括運送設備，補給物資，安裝、維修儀器設備，為航天員的艙外工作提供支持。“國際空間站”上還裝有日本和歐洲實驗艙各自的專用機械臂。
航天員是人類精英中的精英，讓他們冒著生命危險去從事太空裝配、拆卸和維修等簡單重復勞動，不僅大材小用，而且一旦發(fā)生意外，其損失不可估量。目前實施的“機器人航天員”計劃近期主要是為了擴展現(xiàn)有的“國際空間站”機械臂的能力;然后取代“國際空間站”的航天員進行在軌服務;最終，將這種機器人航天員推廣到其他航天器，執(zhí)行在軌服務任務。
隨著機器人技術的發(fā)展和應用，在軌服務機器人將成為太空基礎設施不可或缺的組成部分。它們活躍在太空中，執(zhí)行喂哺“饑餓的”衛(wèi)星、醫(yī)治“有病的”衛(wèi)星、埋葬“死亡的”衛(wèi)星等多種任務，從而提高衛(wèi)星的工作質量，延長工作壽命，降低運行成本，增強工作靈活性。
運送首個R2到“國際空間站”的目的，是想證明它在太空失重狀態(tài)下與在地球上一樣能運行良好，為今后更先進的太空機器人承擔更繁重任務鋪路。不過，首個R2進入空間站后，其活動范圍起初局限在命運號實驗艙內，進行微重力、站內輻射、電磁干擾等空間環(huán)境影響的測試與評估，因為它的保護能力還不足以承受空間站外的太空極端環(huán)境。隨著技術進步，它在空間站內外活動的自由度可能增加。
按設計，R2將逐步從簡單的任務進程中(如監(jiān)測自身的健康)獲得技能升級，進而有能力去完成更加復雜的工作。專家把和R2一起工作看成是在監(jiān)管一名新來的員工或學生，因為起初需要給它許多細節(jié)方面的指導;隨后就比較讓人輕松愉快了，那些之前曾解決過的任何領域的問題，只要偶爾核對一下即可。專家稱R2能感知并按需要去適應環(huán)境，是個機靈的家伙，在作用上擁有無限的可能性!
研制R2是為了滿足未來艙外活動的需求，長期協(xié)助航天員的太空工作和探索活動，以減少航天員的重復勞動，讓他們騰出雙手去做更重要的事情。可讓R2協(xié)助航天員裝配科學實驗設備，做一些精密細致的操作，或者只是毫不費力地去操縱一個真空吸塵器，去打掃艙段衛(wèi)生。
據(jù)法新社2011年8月23日報道，R2已成功通過了首次測試。2011年3月，國際空間站航天員福薩姆啟動R2后，它接收到來自地球的首個指令，并睜開“眼睛”，即打開攝像頭后并“看到”的是一堆復雜的電線、儀器等。R2在當年9月1日進行首次“行動”。工程師計劃監(jiān)測機器人在失重環(huán)境下是如何工作的，以及能否做一些例行和危險的工作。研究者的另一個設想是在緊急情況下，比如宇宙間的某些殘骸撞擊空間站時，讓R2走出空間站去工作甚至分析問題，這樣，航天員就沒必要出艙。
目前，專家還在繼續(xù)改進R2，期望有一天讓它利用外加的簡易腿或輪子在一顆行星或小行星上行進，為人類勘測可著陸區(qū)域，或者幫助人類建立和拆卸工作站或居住點。它不但能和人類并肩作戰(zhàn)，而且還可以在危險環(huán)境中表現(xiàn)得更出色，擴展人類探索太空的范圍。
工作伙伴
看到這里，有人可能不禁要問：航天員與太空機器人，是對手還是伙伴?換句話說，在太空飛行中機器人能不能取代人?在這方面現(xiàn)在確實有爭議。
有一部分人認為，人在太空進行的科學實驗，可以用太空機器人來完成，這樣做既安全，又便宜。國際空間站上的科學實驗用太空機器人也能實施，而且花錢不多。人在太空進行科研的價值微不足道，對科學進步沒有明顯的影響，因此，完全可以用太空機器人來取代航天員。
另有一部分人認為，航天員在太空可以隨機應變，能在復雜、多變和預想不到的環(huán)境中完成任務;而太空機器人只能完成人預先給他設計好的任務，如果預先沒有想到，臨時決定要它完成一件新任務，或者因為情況發(fā)生變化，要它修改一下任務，它將無能為力。此外，人能夠將觀察到的事物和現(xiàn)象進行分析和研究，從而形成概念、做出決策、制定計劃和采取相應的行動。所有這些是任何自動化裝置和機器人都不可能做到的。
其實，航天員與太空機器人并不是對手，而是共同工作的伙伴。在未來的太空活動中，航天員與太空機器人兩者缺一不可，他們的優(yōu)缺點正好互補。機器人無論多先進，無論多“聰明”，但它們只能是航天員在太空使用的一種工具，在任何情況下工具都不可能取代人?？梢哉f，太空機器人就是航天員在太空工作的左膀右臂，擔當起人類航天員助手的角色。
