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資料圖：偵察衛(wèi)星、遙感衛(wèi)星需要經(jīng)常調(diào)整姿態(tài)或變軌，燃料成了限制其工作時(shí)間的瓶頸，若能進(jìn)行“太空加油和維修”則會(huì)讓其活動(dòng)時(shí)間大增，平均使用成本也會(huì)很低（這里的“油”指的是各種類型的燃料）。太空機(jī)器人安裝的機(jī)械臂可對(duì)太空目標(biāo)進(jìn)行抓捕，因此還有很多其他用途。

日前，中國(guó)航天科技集團(tuán)公司五院502所自主研發(fā)了我國(guó)首個(gè)全自由度空間操作全物理仿真試驗(yàn)系統(tǒng)，并利用該系統(tǒng)順利完成了我國(guó)首例在軌加注等空間操作全過程仿真試驗(yàn)，為我國(guó)空間飛行器在軌服務(wù)與維護(hù)領(lǐng)域的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

隨著航天領(lǐng)域的快速發(fā)展，近年來，全球每年都會(huì)有百余顆衛(wèi)星上天“服役”，同時(shí)，在軌失效衛(wèi)星的數(shù)量也在不斷刷新著太空垃圾的“計(jì)數(shù)器”。如何實(shí)現(xiàn)失效衛(wèi)星在軌故障修復(fù)、相關(guān)模塊替換以及衛(wèi)星燃料的補(bǔ)充，讓航天“老兵”再煥青春，成為各航天大國(guó)的重點(diǎn)研究方向。

空間操作控制是空間技術(shù)進(jìn)入新時(shí)代的標(biāo)志。近日，502所自主研制的首個(gè)全自由度空間機(jī)器人地面試驗(yàn)系統(tǒng)迎來了“首秀”。

鎖定目標(biāo)、靠近、捕捉、注液……輕巧而連貫的動(dòng)作，空間機(jī)器人與目標(biāo)“衛(wèi)星”之間“如夢(mèng)似幻”的“太空之舞”，令在現(xiàn)場(chǎng)觀看試驗(yàn)的國(guó)家科技部專家和領(lǐng)導(dǎo)大開眼界。而該項(xiàng)目試驗(yàn)的成功成為502所向空間操作及智能機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)出的“最強(qiáng)音”。

502所研制的軌維修維護(hù)自主控制系統(tǒng)突破了動(dòng)目標(biāo)視覺檢測(cè)與跟蹤測(cè)量、動(dòng)目標(biāo)空間三維運(yùn)動(dòng)軌跡辨識(shí)與預(yù)估、多自由度機(jī)械臂視覺伺服與平滑規(guī)劃、空間機(jī)械臂柔順捕獲技術(shù)、空間機(jī)械臂與平臺(tái)協(xié)調(diào)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)空間目標(biāo)的跟蹤接近、位置保持、柔順抓捕，以及抓捕后在軌加注等功能的地面仿真驗(yàn)證，為未來在軌維護(hù)維修機(jī)器人系統(tǒng)及其相關(guān)技術(shù)的可行性提供了重要試驗(yàn)參考，并為五院在軌維修維護(hù)專項(xiàng)論證的順利開展奠定了良好基礎(chǔ)。

早在2013年，502所瞄準(zhǔn)未來空間在軌維修維護(hù)的需求，看準(zhǔn)空間智能機(jī)器人的發(fā)展良機(jī)，主動(dòng)出擊，自籌資金，召集研發(fā)中心、SADA中心、成像事業(yè)部和推進(jìn)系統(tǒng)部等四個(gè)部門的技術(shù)精英，組建起了空間操作控制聯(lián)合攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，先期開展了空間操作自主控制關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、樣機(jī)研制和地面物理試驗(yàn)等研究工作。

此后，該所又建成了國(guó)內(nèi)首個(gè)基于6自由度氣浮臺(tái)和3自由度氣浮臺(tái)的空間操作全物理試驗(yàn)系統(tǒng)，完成了包括近距離逼近、安全停靠，雙臂自主抓捕和模擬在軌加注的臨近操作全過程地面物理試驗(yàn)，僅用一年時(shí)間就成功邁出了空間智能操作控制的第一步。

目前，在軌服務(wù)與維護(hù)重大科技專項(xiàng)已經(jīng)列入國(guó)家日程，該項(xiàng)目的研究成果和相關(guān)技術(shù)儲(chǔ)備，使得該所在抓捕操作、非合作目標(biāo)臨近GNC、天基碎片清除等領(lǐng)域走在了同行業(yè)的前面，為后續(xù)專項(xiàng)任務(wù)申報(bào)和攻關(guān)奠定了良好基礎(chǔ)。

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