美国宇航局的太空建造计划迈出了第一步

人类走到哪里，哪里就会建设。文明从成群的房屋和小路开始发展，最近又发展到摩天大楼、输电线、管道和手机信号塔。如果文明要发展到地球以外，工程师们就必须想办法在地球以外建设。

设计师们一直梦想着用相当于太空起重机和太空砖块的东西建造复杂的望远镜和宽敞的酒店，但除了国际空间站 (ISS) 和哈勃太空望远镜外，轨道上的所有硬件都是在地球上建造的，然后塞进火箭运输。现在，NASA 鼓励各公司在轨道上快速移动时迈出组装更复杂机器的第一步。上周，NASA 宣布与 Maxar Technologies 签订了一份价值 1.42 亿美元的合同，在即将发射的卫星上安装一个机械臂，该机械臂将在进入太空后组装一个大型天线。

Maxar 公司负责空间基础设施和民用空间的副总裁 Al Tadros 表示：“NASA 提供的开发成本帮助极大地促进了我们行业能够以非常低廉的成本开始在太空进行组装。”

这个被称为“太空基础设施灵巧机器人”（SPIDER）的机械臂将于本世纪中叶搭载在名为“Restore-L”的小型货车大小的卫星上。SPIDER 自 2014 年开始研发，完全伸展时长约 16 英尺，但可以利用其七个关节扭动身体，做出各种扭曲动作，这使其具有与人类手臂一样的灵活性——尽管结构不同。

一旦进入轨道，它就会发挥这种灵活性。SPIDER 将逐一拆除 Restore-L 旁边存放的七块面板，并像拼图一样将它们固定在一起。SPIDER 可以使用类似棘轮的工具拧紧内置在每个面板中的专用附件。半自主臂将在每次发出命令后暂停，并使用安装的摄像机和灯光组织一次拍摄，以检查面板是否精确对齐。“它有点像瑞士军刀，”Tadros 说。

最终产品将是一个功能齐全的圆形反射天线，直径 10 英尺，类似于向全球家庭发送电视频道的天线。宽带提供商目前设计的天线可以平放在 13 英尺宽的火箭内的航天器上。然而，有了 SPIDER，卫星可以建造两倍于此的天线，从而向更多人发送更多数据。

从某些方面来看，地球其实并不是建造精密机器的糟糕之地。它们不仅要承受重力，不断将它们压在地面上，还要承受受控爆炸产生的震动，以达到 20 倍于声音的速度。在太空中建造的物体面临着自己的挑战（例如数百度的温度波动），但理论上可以增长到任何尺寸。Tadros 说，NASA 选择资助 SPIDER 是因为这项技术具有广泛的吸引力，从商业天线到镜面比即将建成的詹姆斯·韦伯太空望远镜 (JWST) 大四到五倍的科学望远镜。

塔德罗斯说：“我们的目标是实现无限的音量。”

Maxar 并不是 NASA 正在启动的唯一一家太空建筑公司。去年夏天，该公司与 Made in Space 公司签订了一份价值 7,370 万美元的合同，后者开发了一款 3D 打印机，用于在国际空间站制造定制部件，以支持其 Archinaut One 航天器。这颗卫星最早可能于 2022 年发射，旨在 3D 打印两根 33 英尺长的梁，用于展开如此小的物体中前所未有的太阳能电池板。

这两次任务预示着人类可以维护和升级其太空硬件的未来。将搭载 SPIDER 的航天器 Restore-L 的主要任务是展示捕获老化卫星并为其加油的能力。塔德罗斯设想这些机器人机械师的舰队将从一艘飞船跳到另一艘飞船，延长它们的使用寿命并像我们维护地面基础设施一样维护它们。例如，当 Verizon 从 3G 升级到 4G 时，它将旧天线换成了新天线。“你不会改变手机信号塔，”他说。“你不会改变向它输送的电力，也不会改变通往它的通道。”

拥有先进的机械臂也为任务规划者在情况恶化时提供了更多的随机应变选择。SPIDER 与火星洞察号着陆器的机械臂共享其技术 DNA，后者是 Maxar 的另一个部件。自从洞察号的一台仪器未能顺利地埋入火星出乎意料的坚硬土壤中以来，机械臂就成了工程师们试图让它再次挖掘的主要工具。NASA 设计的 JWST 可以像折纸一样折叠起来装入火箭，但这架价值 100 亿美元的望远镜只有一次展开的机会。如果出现问题，类似 SPIDER 的机械臂可以为未来的太空望远镜提供额外的自我修复机会。

虽然太空修复和建造是科幻小说中的重要技术，但几十年来，真正的研究人员一直在认真考虑这些技术。早期对空间站的描述是期望它们能在轨道上建造，NASA 最初设计航天飞机的部分目的就是修复卫星。事实上，NASA 在 1984 年的不同航天飞机任务中进行了卫星加油实验和首次回收报废卫星。

建立太空机械部队比预想的要困难得多，而且两种做法都没有成功。然而，如今发射卫星的公司比以往任何时候都多，每颗卫星的成本高达数亿美元。随着计算能力的增强、材料强度和重量的减轻以及设备尺寸的缩小（例如 SPIDER 的相机和传感器），塔德罗斯认为我们终于拥有了制造更大、更好的卫星的技术。“让这种能力应用于许多其他任务是我们在这里展示的真正前景，”他说。