今年早些时候，当宇航员们在国际空间站内忙碌时，地面工程师们在舱外也进行了一项实验。他们在休斯顿的一个控制室里，操控着一条长约60英尺、由加拿大制造的机械臂，抓取了一个名为 Dextre 的双臂小型机器人，然后将其移动到空间站上一个洗衣机大小的模块前。
接着，Dextre 伸入模块，抓取了那里四个烤面包机大小的、定制的高科技工具之一，然后剪断了两根安全线，拧开了模块外部的两个加注盖，并将几升乙醇注入一个小储罐。
1月25日的这次演习并没有特别引人注目——没有引起媒体的广泛报道。但这项正式名称为“机器人加注任务”的演习，代表着空间科学和商业可能迎来的一项革命性进步。这是更广泛的“概念机器人服务任务”（注意是“概念”，不是“国家”，因为它目前只是一个想法）的一部分，该任务将派遣全自动维修机器人来勘测、修复和加注老化轨道器的燃料。
如果成功，该项目（由位于马里兰州格林贝尔特的 NASA 戈达德太空飞行中心负责）可以为联邦和商业卫星所有者节省数十亿美元。一颗通信卫星每年就能产生数千万美元的收入，因此即使让其中几颗卫星多运行几年，也能带来巨大的经济效益。
初始成本
“探索这个想法是一个明智的决定，”NASA 卫星服务能力办公室（SSCO）项目副经理 Benjamin Reed 表示。“目前，太空中有大约一千颗卫星在运行。其中，只有两颗是设计为可以在轨道上进行服务的：哈勃太空望远镜和国际空间站，”他说。“所以我们开始思考其他的 998 颗卫星。能为它们做些什么呢？”
这里的“我们”是指曾精心策划多次服务任务、对哈勃进行翻新和升级的团队——设计了航天飞机宇航员将要使用的工具，培训了太空行走人员如何使用它们，并在任务期间提供实时指导。
Reed 的团队还为其他卫星维修任务提供了咨询，包括 1984 年一次修复有故障的太阳最大太阳能卫星的“挑战者”号任务。当航天飞机“哥伦比亚”号于 2003 年解体、导致七名宇航员全部遇难时，Reed 回忆说，几天后的一次全员会议上，团队领导 Frank Cepollina 说：“我们要转向机器人了，对吗？”
“该机构当时还没有做出决定，”Reed 说，“但 Frank 知道我们仍然需要服务哈勃，所以，天哪，我们用机器人来做这件事，而不是冒险让宇航员的生命处于危险之中。”接下来的 15 个月里，团队一直在设计一个机器人服务飞行器，但最终 NASA 还是决定在 2009 年让宇航员进行第五次也是最后一次哈勃维修。
Reed 表示，既然已经付出了努力，团队就想：“嘿，我们知道如何用机器人做事。”于是他们开始思考那其他的 998 颗卫星。“‘它们有服务需求吗？’我们问。嗯，显然有。”他表示，首先，大多数卫星都携带用于微调轨道的小型火箭燃料，以防止它们在开始漂移时偏离轨道。
“当它们燃料耗尽时，”Reed 说，“它们就会被替换。”无论是个人的通信卫星，还是政府的气象监测卫星，我们最终都会以某种方式承担更换卫星的费用。更换卫星的成本高达数亿美元，而且每 12 到 15 年就需要更换一次，延长卫星的使用寿命可以节省数十亿美元。仅仅为火箭加注燃料就可以让许多本已报废的卫星再运行数年。这正是 1 月份测试的意义所在。
飞得更远
Reed 承认：“在近地轨道上为卫星加注燃料并不现实。‘那里有很多卫星，但它们都朝着不同的方向飞行。很难创建一个专门为一颗以上卫星进行服务的任务。’”
因此，戈达德的工程师们开始专注于服务地球表面约 22,500 英里处的同步轨道上的卫星，在这个区域，绕地球一周正好需要一天时间。Reed 表示，目前约有 400 颗卫星在同步轨道上运行，“而且绝大多数卫星都在同一条‘高速公路’上。它们都在同一条轨道带上。它们都朝着同一个方向飞行。”
这使得服务机器人可以相对容易地从一颗卫星飞到另一颗卫星，在这里加注燃料，在那里更换电池，拉出卡住的太阳能电池板，甚至将卫星拖到轨道带上的另一个位置，或者如果卫星无法修复，将其拖到一个安全的“墓地”轨道。
然而，与哈勃不同的是，这些同步轨道卫星都没有设计成可以在轨道中部进行维护，所以它们没有供维修机器人抓取的特殊标签或旋钮。而且由于没有人预料到会为卫星加注燃料，因此加注口也不标准化。这就是为什么 1 月份“机器人加注任务”测试中使用的练习模块表面布满了各种不同形状的加注盖。
这也是为什么 SSCO 在戈达德园区边缘配备了一个仓库般的结构，里面安装了机械臂和卫星部件模型。在这里，工程师们可以开发机器人维修/加注任务未来可能在太空中使用的工具、技术和软件。1月份 Dextre 机器人使用的工具就来自于这里。
新现实
Reed、Cepollina 和其他团队成员希望制造商有一天会同意在制造卫星时考虑到轨道服务，但这显然要等到机器人维修卫星进一步发展之后。这是一个先有鸡还是先有蛋的问题，但这并不意味着制造商不感兴趣。航空航天业已经研究过可以对未来卫星做出哪些小的改动。
Reed 说：“他们不想要成本高达一百万美元的东西。但他们可能愿意使用类似魔术贴的搭扣，而不是胶带，来固定填充和排空阀周围的绝缘层。这样，当机器人去将其推回时，它只是一个简单的剥离动作，而不是切割——之后还可以重新安装。”或者他们可能会在卫星上贴一个小图案贴纸，这样当机器人靠近时，就能立即知道一切是否都对齐了。“这对制造商来说只是微不足道的一点额外工作——与建造一亿美元的卫星相比，简直是微不足道。”
目前，主要任务是继续练习使用国际空间站的模块，使用他们现有的各种加注盖。然后，在几年后，装有这些加注盖的面板将被取下，并替换为 Reed 所说的另外两个“多功能面板”，以开发其他类型的维修功能。当然，更换过程也将由机器人完成。
[本文最初以“拯救我们的卫星”为题刊登在印刷版上。]
