所以說,空間機器人在太空科技工業生產活動中,無論是在提高安全性方麵,還是在提高生產效率和經濟效益方麵,都起著難以估量的作用。隨著航天活動的不斷深入,空間機器人必將得到新的發展。在不久的將來,當人類重返月球,飛向火星,飛出太陽係之際,空間機器人將以嶄新的麵貌大顯神威!
康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基
齊奧爾科夫斯基是現代宇宙航行學的奠基人。他最先論證了利用火箭進行星際交通、製造人造地球衛星和近地軌道站的可能性,指出發展宇航和製造火箭的合理途徑,找到了火箭和液體發動機結構的一係列重要工程技術解決方案,他有一句名言:“地球是人類的搖籃,但人類不可能永遠被束縛在搖籃裏。”
太空工廠
人們早已意識到,太空將逐步成為人類賴以生存的巨大的資源寶庫。目前,科學研究已經發現,月球和其他行星上存在著大量鐵、矽等資源,而且人類進入地球軌道和外層空間後發現,資源不僅僅是人們傳統意義上理解的礦藏,特殊的環境和條件也是人類可以利用的重要資源。太空的高遠位置、空間微重力環境、強宇宙粒子射線輻射和高真空環境都是極其寶貴的資源,這些不同於地球的資源,將在未來的十年中促使人類的高科技發生一次大的革命。
太空的微重力狀態有助於人類進行更廣泛領域的新材料加工。由於地麵和空間環境有別,所以加工材料可利用的外界條件不同,空間實際上是人類所需要探索研究的新領域。利用特殊的空間資源,可以生產在地麵上難以生產或生產效率很低的材料。微重力和超真空提供了製造純度極高的大塊半導體晶體的可能性。
單晶矽和砷化镓之類的半導體晶體是電子工業的基礎。但地麵上形成的半導體塊很小,且由於對流的影響,晶體的純度和均勻度都較差,使最後製成的集成電路塊的某些電路失效。在太空微重力環境下,因未受對流的幹擾,形成的半導體晶體不僅塊大,而且均勻度極好,幾乎是無瑕的。電子與計算機工業的迅速發展,對高性能大規模集成電路的需求日益增加,科學家們已把注意力集中到能夠代表下一代器件材料的砷化镓上。這種材料具有開關速度高、功耗低、溫度性能好、抗輻射性強並且具有能夠發出相幹光的優點。大量生產高質量的砷化镓看來隻有在太空環境中才能實現。光學纖維作為信號載體已獲得了日益廣泛的應用。地麵製的光纖存在著內應力的缺陷,雜質含量較大,從而對通信信號造成很大衰減。在地麵上生產光學玻璃和陶瓷超導材料同樣不能得到滿意的結果。
在空間微重力環境下加工生產,通過改變材料成分和微結構,可以使其性能大為提高。微重力環境對防止晶化、消除雜質和損傷,以及在高溫下加工和表麵處理具有深遠的意義。這些材料對於激光技術和激光器件、光學探測技術、紅外發射器技術、光纖通信技術、超導技術的發展將產生巨大的積極影響。聚苯乙烯微球在校準電子顯微鏡和濾光板、醫學診斷上有廣泛用途。在地麵上進行聚合反應時,由於存在沉積作用和形成乳狀液現象,很難形成均勻的微球。而在太空環境中,直徑小於2微米和大於40微米的聚苯乙烯微球很容易製造。
在太空中另一類重要的生產加工領域是合金和特種材料與產品。在微重力條件下利用混溶隙和汽相合金加工的方法,會形成新的合金結構和特性。在空間出現的凝固現象甚至還會改進合金係統的許多特性。在太空中還可以製造出性能優異的鑄件、超薄薄膜、高純材料、耐酸腐蝕材料、多性能材料(如可鍛鎢)等。太空工業化有可能使重要的高科技領域──材料科學發生革命性變化。