中国空间站全方位升级！空间机器人、太空母港、机械臂新用法、3D打印、国际合...

中国空间站，全面升级之路！

中国空间站如何升级？太空母港提供在轨服务，机械臂走出太空舞步，空间机器人实在是酷，3D打印弄个新的建造物，国际合作大家共同奔赴。天宫升级带来遐想无数！

【太空母港、共轨飞行】

首个享受共轨飞行服务的，大概率是巡天望远镜，平时各回各家、各找各妈，需要了就短期对接停靠，空间站给巡天加油维护。

这种模式是天宫在运行模式上的重要创新，未来会有更多航天器享受这种服务。空间站总师杨宏院士就透露过，中国的空间站是个太空母港，可以有多个航天器伴飞。因此，空间站构型可以达到53种。

【在轨设施建造服务】

就是可以直接在天上，建大型空间天线、大型空间望远镜等复杂设施。

现在，咱们都是把设施在地面建好了，发到天上，在轨展开。这么做，有两方面问题。一是，未来这类设施的尺寸会越来越大，展开机构也越来越复杂，增加了风险。二是，随着尺寸大到一定程度，发射后在轨展开的方式，甚至会失去技术可行性。在轨建造，就能有效解决这两个问题。一方面，航天员在轨维修，建造过程中出现故障，直接维修补救。另一方面，微重力环境，再加上天上直接造，解决了发射过程对尺寸的限制。 

在轨建造怎么建呢？现有手段，航天员出舱，大小机械臂，继续可以用。未来还会有新手段，比如在天宫配置3D打印设备。太空3D打印，已经开展一段时间了。2014年，世界上首台太空3D打印机抵达国际空间站，揭开人类“太空制造”的序幕。2020年，我国新一代载人飞船首飞的时候，就开展了在轨精细成型实验，用立体光刻3D打印技术对金属/陶瓷复合材料，进行微米级精度的在轨制造。这项技术未来在天宫应用，可以说是水到渠成。

还有一种可以展望的在轨建造手段，那就是空间智能机器人，单独工作或者与机械臂配合。

【空间智能机器人】

空间智能机器人，未来辅助或者代替航天员开展舱外作业，这是一条重要并且必要的技术发展途径。关于空间机器人这部分，不是我瞎忽悠，都是空间站系统总指挥王翔的文章中讲到的。

现在看到的就是一种典型的空间智能机器人，有两条灵巧机械臂、一条中型机械臂和躯干。可以装到小机械臂末端，成为灵巧执行机构，也可以单独固定在舱外，通过多臂协同完成高危险、长时间的设备照料和舱外巡视任务。

舱外的空间机器人，种类可以很多。比如，仿生机器人、纳米材料吸附式微小型爬行机器人。再比如，多臂机器人，可以进行搬运、安装、巡视、精细操作。又比如，直接弄个机器人航天员，在部分领域替代航天员。

各种机器人还可以组团忽悠，多臂协同、多人多机，搞个机器人群。

机器人可以是直的，也可以是弯的。有刚性机械臂，有以柔克刚，半刚性、柔性甚至软体机器人。

这些都是舱外的，舱内的任务功能相对单一，主要是辅助或者替代航天员，完成空间站平台日常维护与舱内设备操控等等。同时，也会考虑开展机器人一体化设计, 满足“舱内长期工作+舱外短期作业”的需求。

总之一句话，通过机器人，减少航天员风险，提高作业效率！ 

【机械臂升级】

机械臂升级可以软硬兼施，硬件、软件都升。

硬件上。比如，开发可伸缩的机械臂。再比如，提升机械臂的信息处理能力。又比如，换更先进的相机，提升机械臂视觉感知能力。还比如，在机械臂末端安装专用工具，实现多元化操作。装不装大剪刀我可不知道。只知道，增加双臂灵巧机器人是可选方案，能扩展机械臂操控能力。继续比如，还可以是“大臂+双臂”、“组合臂+双臂”、“双臂通过大臂转移并独立工作”等在轨组合方案。

软件方面，通过控制软件升级，提升自主能力和安全保障能力。 

【国际合作】

空间站总指挥王翔给出了国际合作的三个层次。

最基础的是有效载荷的合作。比如，把实验装置送上去，装到机柜里运行。也可以是舱外载荷，安装到舱外载荷适配器上。这个层次的已经在进行了，有17个国家、23个实体的9个项目成为中国空间站科学实验首批入选项目。相关载荷已经进入空间站了。比如，前一段闹的沸沸扬扬的，日本共同社报道的，日本东京大学研究团队将从7月开始与清华大学在天宫进行火箭发动机的基础研究实验，就是这个层次的合作项目。多说两句，这个项目的准确名称是“受涡流和声波影响的火焰不稳定性研究”。研究的问题，是飞机和火箭发动机燃烧过程中有关火焰稳定性的基本问题，也关系太空中的防火安全。所以说，日本共同社报道的不准确、不严谨。关于这个实验，也没必要大惊小怪、过度解读，这是在联合国外空司框架下，中国空间站第一轮国际合作入选项目中的一个。是正常的、官方的科学交流合作。已经随着天舟六号上天了，预计7月由神舟十六号乘组实施。

说回来，第二个层面的合作，是技术合作。六个方面，新一代再生生保技术；长期在轨驻留医学防护技术；空间机械臂、空间机器人技术；空间非合作交会对接技术；空间碎片监测、减缓和防护技术；新型轻量化、高强度结构技术。注意，第四个方面，非合作交会对接，估计有点意思。 

再上一个层次，舱段级的合作。有四种模式。研制扩展实验舱，研制多功能节点舱，研制可展开式充气密封舱，研制自由往返飞行器。这个层次的合作，恐怕还要再等上一等。

眼前的，大家还关心的是，外国宇航员什么时候上去。最新说法，载人航天工程总设计师周建平说，和有关国家合作选拔参加中国空间站飞行的航天员，应该很快就会有报道。副总师陈善广说，即将开始准备选拔国际的航天员。从两位老总的话来看，快了！

【在轨技术升级】

用机械臂，搭建通用空间试验验证平台。研制集照明云台和高清摄像一体化的舱外监视系统。智能化技术的升级，比如，配置航天员智能助理，利用智能语音交互技术，实现航天员和空间站高效交互。再比如，对自主故障诊断和处置功能智能化升级。又比如，配置舱内洁净机器人，空间站也有扫地僧，辅助航天员大扫除，等等等等。

关于天宫未来升级，拉拉杂杂说了很多，有的已经初见眉目，有的已经有了计划，当然也有很多属于PPT阶段，但梦想总要有的，人没有梦想和咸鱼有什么区别？相信，梦想也会一步步实现。