周六，SpaceX公司将发射美国宇航局的一项关键技术，有朝一日，这项技术将使卫星能够修复其他已经进入轨道的航天器。它被称为“乌鸦”，它是一个模块，将要测试一种新型的太空导航系统。

由于该模块有三个光学仪器，其背后的工程师们已经开始称之为“三眼乌鸦”——这是对电视节目《权力的游戏》中墙外通灵角色的一种肯定。考虑到“乌鸦”号是如何进入太空的，这个参考资料是特别的——它是在太空探索公司的“猎鹰9号”火箭上发射的一个货舱的背面美国宇航局卫星服务项目部的副项目经理本杰明·里德告诉《边缘》杂志说：“将搭载我们的太空舱是龙。”所以我们是一只三眼乌鸦，骑在龙的背上飞翔。”

这一新系统对于美国宇航局建造一艘能够与其他已经环绕地球运行的卫星自主会合的航天器至关重要。具体来说，该机构希望创造一种特殊类型的服务卫星，可以加油或修复老化的空间探测器。通常，所有在轨卫星的有限寿命约为10年，因为它们最终耗尽运行所需的燃料，并随着时间的推移而退化。但是一颗服务卫星有可能将在轨卫星的使用时间延长很多年。这样的飞行器有点像太空中的旅行修理服务。

里德说：“99%以上的在轨卫星的范例是，你操作你的卫星，当你的燃料耗尽时，你就会建造另一颗。”如果你有一个机器人维修工来修理它或安装一个新仪器，你能从这项投资中获得更多的价值吗？”

问题是，创建这样一个服务程序是一项令人难以置信的艰巨任务。首先，这颗卫星必须能够与以每小时17000英里左右的速度绕地球飞行的飞行器自主会合。由于服务卫星也将在轨道上，它也将以同样可笑的速度运行。

另外，自动驾驶汽车是我们在地球上刚刚开始掌握的东西——与太空中的汽车相比，自动驾驶汽车需要担心的自由度或方向运动更少。”里德说：“对于汽车来说，这是一个‘两个自由度’的控制问题。”这意味着（汽车）控制两件事中的一件：左右方向盘，或者汽油和刹车。“在太空中，卫星必须控制六个自由度。像飞机一样，航天器可以以三种不同的方式旋转；卫星也可以上下左右或前后移动。

里德说，由于这种运动范围，以前从未有卫星能自主飞行。事实上，卫星的位置在太空中变化很大。地面操作人员可以引导卫星在轨道上运动，但飞行器的位置在绕地球的轨道上可以波动达几公里。另一方面，一颗有效的服务卫星必须能够以厘米级的精度移动，以便赶上另一颗卫星，以及伸手抓住它。由于地面和航天器之间的通信延迟，它的运动必须是自主的。即使是一分钟的延迟也会使飞行变得困难。

这就是“乌鸦”的用武之地：它将测试实现这一切所需的导航系统。这个模块是一个白色的盒子，里面有三个关键的传感器——一个可以看到可见光，一个可以测量红外线，另一个使用一种叫做激光雷达的激光脉冲技术。这些工具将共同工作，以确定一个车辆在太空中，并衡量有多远，它是如何移动，以及它可能是如何旋转。未来的服务卫星可以利用Raven完善的系统，找出如何向需要加油的航天器机动。

猎鹰9号火箭本周末将向国际空间站的宇航员运送5500磅的食物、物资和科学实验，乌鸦就是其中之一。这些珍贵的货物大部分将乘坐在“龙”号货舱内飞往太空，而“乌鸦”则在“龙”号的后备箱内飞行。这是一个无压力的圆柱形结构，包含了龙的太阳能电池板，并在发射过程中为太空舱提供支撑。

一旦货舱到达国际空间站，“乌鸦”号将由加拿大机械臂从后备箱中取出，并连接到安装在空间站外部的平台上。“乌鸦”号将在那里停留两年，分析进出国际空间站的货物和载人车辆的移动情况。该模块将跟踪这些航天器，看看美国宇航局的导航算法有多好。如果跟踪有问题，美国宇航局可以对“乌鸦”号重新编码，使其导航系统更加精确。

里德和他的团队渴望在太空中测试“乌鸦”，因为这种导航技术无法在地球上进行精确测试。首先，太空中的阴影与地面上的阴影大不相同，这可能会让导航系统感到困惑。”里德说：“由于太空中没有灰尘和湿气，太阳的阴影非常清晰，比地面更清晰。”我们已经编写了机器驱动的算法来寻找卫星上的自然特征，但我们必须确保我们的算法不会被这些清晰的阴影所迷惑。”

如果Raven被证明是成功的，NASA的下一步就是在一颗实际服务的卫星上进行试验。该机构正在执行一项名为Restore-L的任务，该任务要求建造一颗卫星，为已经在轨道上的航天器加油。Restore-L飞行器预计将于2020年发射，并将使用Raven完善的导航系统赶上名为Landsat-7的全球成像卫星。它不仅能为卫星提供燃料，还能抓住卫星并将其送入更好的轨道。

美国航天局的任务目标是创造一种新型的服务能力，私人航天工业最终可以利用。这样一来，卫星运营商在未来将有更多的选择，他们想用他们的太空硬件做什么。这意味着可能会省下很多钱。建造大型卫星可能要花费数百万美元，把它们发射到太空也是一项数百万美元的努力。如果一颗服务卫星能够进入轨道并修复多达10颗老化的卫星，那么发射该服务卫星的成本基本上分为10个方面。这意味着修理一颗卫星比发射一个全新的飞行器更划算。

里德说：“你真的可以从资产中获得巨大的回报。”。

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