月球、火星任務將由機械手臂主導?探討未來太空探險的新趨勢

機械

目前太空站及太空修復任務已經可以依靠機械手臂去代勞,遠端操作的技術已經成熟,日本 GITAI 將可以在美國下一次任務的奈米艙(Bishop Airlock)中加裝機器手臂去執行一些太空站修復動作,未來將與 Toyota 合作發展關於月球任務的機械手臂運用。而歐洲太空總署(European Space Agency)將與太空公司 Leonardo 簽署合約進行太空手臂的製造,能夠自動收集、回傳火星物質回到地球,可以承受火星上的環境、溫度,可以大大提升火星探險的進展。

機械能不能提升太空任務的效率?

太空機械手臂、遠端操控機器人

機械手臂可以自動或半操作的去運作,可以用來組裝太陽能板或精密的太空製作任務,加速太空修復等工作完成,通常安裝於太空船特定的位置中,適合一些反覆操作的工作,可以使太空人不必做一些雜事。

機器人則是可以遠端操作,跟機械手臂不同在於可以在太空艙中自由移動,能夠去操作各種細微動作,去控制一些沒辦法被太空機械手臂去操作的區域,會更彈性的被使用,而機動性也許是可以在緊急狀態派上用場。

範例影片中可以清楚看到機械手臂可以精密的鎖住零件,也可以輕柔的將小零件撿起和放入正確的對應孔,機器人也可以被遠端操作去打開袋子將物品拿出,手法相當精巧與細節,可以維持一定的工作量及工作型態,能夠提升太空任務的效率及發展。

GITAI 機械手臂
GITAI 機械手臂 From GITAI video

機器人的使用可以降低一些太空任務的成本及困難,因為可以遠端操作機器人的行為,如果是小成本太空任務,並沒有送人上去的資金,可以由這部分去代替實現,藉由太空「分身」的概念安排太空任務,更能使太空發展快速。

日本 JAXA 及 Toyota 都投入太空產業,提升發展潛能

JAXA(The Japan Aerospace Exploration Agency)是主要負責日本政府所發展的太空研究方向、計畫,是日本重要組織。針對 GITAI 的機器手臂發展,JAXA 打造實驗室及服務支持新創產品的展示,藉由模擬太空環境來知道機械手臂在太空艙裡面的應用及程序,在 ISS (International Space Station)的展示中,可以看出機械手臂已經相當成熟,在下次美國 2023 年的太空任務中也將會使用,用來做自動化的建造,能夠加快太空站的發展,提升目前效率。

日本汽車品牌 Toyota 也有太空探險車(Lunar Cruiser)的開發,而其中就包含 JAXA 及 GITAI 的合作,針對太空極端環境、路平的狀況,都有不同的調整,溫度的接受範圍也從 -170 到 120 度,也會希望機械手臂能夠裝載於太空探險車,也能除去一些大型障礙物或是突發狀況。

歐洲太空總署也將與不同歐洲太空企業、研究機關共同討論打造火星手臂,這個機械手臂將裝載於火星收集艙,能夠自動去收集火星的土壤及物質,如果收集艙已經滿了,就會自動回傳物質到地球或太空站,整體的設施要能夠承受(-130°C – 70°C)。

目前是義大利太空企業 Leonardo 負責設計及製造,也攜手法國、羅馬尼亞、丹麥、希臘等不同歐洲國家一起打造歐洲火星計畫的重要設備,對於收集及火星研究都有一大進步。

Leonardo 機械手臂
Leonardo 機械手臂 From European Space Agency (ESA)

新技術與整體產業支持才是提升太空發展的關鍵

機械手臂在製造產業中當然已經不是什麼新鮮事,每間工廠可能都有使用這項技術,但搬上太空去做製造和自動化收集就相當罕見了,不論日本或歐洲,在機械手臂太空應用中,都擁有龐大的合作及技術的發展,從 GITAI 的範例影片便能窺見一二。

日本的重要太空單位 JAXA 對於 GITAI 的發展有一定的支持,可以給予太空模擬環境跟研究的一些幫助,以及汽車產業 Toyota 也加入開發太空需求的市場,而歐洲太空總署更是要請各國的企業一起打造火星收集計畫,這些都是台灣可以借鏡的實例,雖然沒有單一龐大的公司或研究機關,卻擁有共同合作的精神,將不同資源收集,呈現是最大的結果。

太空產業發展需要各界願意加入資源,以及讓產業看到前瞻性,是一個非常重要可行的契機,新創提供點子、給予正向發展的潛力,而社會給予資本去發展,有了資本就能去進行更多正向發展,這樣的循環就能給予太空市場更多未來期望。

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發布日期:2024-03-31