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【热议】机器人航天员能代替人类航天员执行深空探测任务吗?

【热议】机器人航天员能代替人类航天员执行深空探测任务吗? 星际航行
2015-10-26
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导读:智能机器人技术近年来迅速发展,机器人航天员逐渐涌现,那么在未来的载人深空探测任务中,能否用机器人航天员来代替人类航天员执行任务,从而降低难度和风险呢?

智能机器人技术近年来迅猛发展,2013年日本研制的机器人航天员KIROBO已经搭载飞船进入国际空间站,主要作用是用日语来跟航天员若田光一进行聊天解闷。日本小型机器人航天员KIROBO虽然目前任务很单一,就是用来和航天员进行聊天解闷,但是作为一个完整的空间仿人机器人系统,这次发射进一步奠定了日本在仿人机器人技术方面的领先地位。

日本小型机器人航天员KIROBO

除了日本之外,美国NASA也研制了R2机器人,2011发射进入国际空间站,R2是美国研制的第二代仿人机器人。R2机器人除了在国际空间站舱内进行了操作设备的遥控操作外,还与人类航天员进行了第一次太空握手。



美国R2机器人航天员在国际空间站地面遥操作测试

那么随着智能机器人技术近年来迅速发展,机器人航天员逐渐涌现,有人提出在未来的载人深空探测任务中,能否用机器人航天员来代替人类航天员单独执行任务,从而降低难度和风险呢?


首先笔者认为,机器人航天员最大的好处是可以在恶劣的空间环境中作业,不受微重力,真空,高低温,宇宙辐射的影响,理论上可以代替人类去空间执行简单重复的、危险的、大负载的任务。其次单独采用机器人航天员后可以不必再用载人航天器,不必设置环空生保系统,也无需在后续的运营任务中提供后勤补给,简化了航天器和运载火箭的设计难度,从而大大降低任务的风险和成本。这是单独采用机器人航天员能带来的最直接的好处。

但是人之所以是宇宙中智慧的生命体,必然有其无可替代的优势。第一人类航天员可以决定任务的价值。以阿波罗认为为例,人类航天员登上了月球之后,发现有一块陨石看起来跟别的石头不太一样,就把它带回了地面,回到地面后发现这块陨石是别的天体降落到月球的陨石,通过这块陨石的研究,人类对宇宙的起源有了更深入的认识。此外,阿波罗航天员刚刚登上月球的时候,发现月球上的月尘形成了“极光喷泉”的现象,当时的航天员还不了解月尘的特性,就把它手绘了下来。这样的例子还有很多,一旦遇到实验室里没有预知到的突发事件,人类的主观能动和智能决策判断优势就显得突出重要,往往带来一次任务中意想不到的价值。




第二人类航天员可以决定任务的成败。哈勃太空望远镜的例子大家都耳熟能详,最后是靠航天员出舱作业调整了它的相机系统,才使它最终发挥了作用探测拍摄到了太阳系外宇宙中最神秘的景象。在未来的星球表面复杂探测作业任务中,无人系统是很容易发生故障的。我们通常所说的智能机器人其实是指“平台无人、系统有人”的概念,也就是说机器人实际上是由人在地面进行遥测遥控,一旦机器人系统发生不可维修的故障,如果人在地面就无法进行维修操作。如果人在现场就可以进行备件的维修和更换,从而确保这次任务的成功。

当然人也有脆弱和不可靠的一面,例如在《星际穿越》影片中就描述了一点人类坚强的意志溃败给求生的本能后,人类航天员有可能发生心理和情绪的改变,仇视同伴;在面对复杂的地外天体作业任务时,人类航天员的承载和作业能力也比不上机器人航天员,例如对月球熔洞及永久阴影区的探测更适合采用机器人航天员。

因此随着地外天体深空探测任务科学目标和工程目标的复杂度逐步提高,最适合发挥机器人航天员和人类航天员各自的优势。人类航天员具有智能决策和智能操作的优势,机器人航天员具有可在危险复杂环境中作业的优势,在未来的载人深空探测任务中,进行人类航天员和机器人航天员的联合探测,尤其是在未来的月球基地和火星基地的建设任务中,可以充分发挥各自的优势,避免缺点,这是最佳的乘员组合选择。因此人机联合探测将是未来相当长一段时间的载人深空探测任务的重要特征。

如果机器人航天员真的可以完全取代人类航天员去执行地外天体复杂的、不可预知的、需要实时决策和判断的地外天体探测任务时,那么我们人类自身存在的必要性就该受到质疑了。您认为呢?


最后让我们一起回顾下国际机器人研制的三大原则:

一般所说的“机器人三大原则”是指艾扎克·艾西莫夫在著作《我是机器人》中所提的“机器人工学三原则”。阿西莫夫也因此获得“机器人学之父”的桂冠!

第一条:机器人不得危害人类。此外,不可因为疏忽危险的存在而使人类受害。

第二条:机器人必须服从人类的命令,但命令违反第一条内容时,则不在此限。

第三条:在不违反第一条和第二条的情况下,机器人必须保护自己。


(作者:果琳丽,博士/研究员,中国空间技术研究院载人航天总体部)


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本公众号是国内第一家以载人航天和深空探测为主题的公众号,下设国际月球村、Artemis任务、美天军观察、太空评论、太空经济、深空探测、读书荐书感悟等十个专题栏目,希望能以此推动国内航天科普事业的发展和进步。
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