在太空中盖房子，过去要么靠宇航员冒险出舱，要么靠火箭一次次把预制好的大件送上天。现在，一台机器人开始独自干起了这份活。

美国加州理工学院研究团队构思、设计并制造的一台桁架建造机器人，在没有任何宇航员协助的情况下，首次在太空中成功建造出一段结构。

这项名为“自主在轨张拉反射面组装”的演示项目，英文缩写为ASTRA。它由美国国防高级研究计划局资助，属于该机构NOM4D计划的一部分。

项目负责人、加州理工学院航空航天与土木工程教授塞尔吉奥·佩莱格里诺（Sergio Pellegrino）表示，这是人类第一次在太空中自主建造出一个结构。

火箭整流罩装不下的“大家伙”

为什么要费这么大力气在太空里搭建结构？

原因很简单：火箭整流罩的尺寸有限，能装进去的东西就那么大。可未来的太空设施，比如大型天线、空间望远镜和太空太阳能电站，往往需要远超整流罩尺寸的巨大结构。

目前主要有两种办法应对这个难题。

一种是像折纸一样先折叠起来，入轨后再展开。另一种是分多次发射，再把各个部分拼装起来。

ASTRA代表的是第三条路：只把原材料和零件送上天，由机器人在轨道上直接“现场施工”。

美国国防高级研究计划局NOM4D项目经理安德鲁·德托尔（Andrew Detor）说，未来的太空经济需要“大家伙”，而他所说的“非常大”，指的是数百米甚至数公里的尺度。

一台机器人的太空“施工日志”

ASTRA的目标，是建造一个直径1.4米的反射面天线，材料包括复合纤维管、铝制接头和聚酰亚胺薄膜反射面。

整个载荷体积约1立方米，于今年3月30日从美国范登堡太空军基地发射。它搭载在动量公司（Momentus）的Vigoride-7轨道飞行器上，随太空探索技术公司的“运输者16号”任务进入太空，是这艘飞行器搭载的10个载荷之一。

它的工作流程有点像搭积木。美国国防高级研究计划局就把它比作拼装一套高科技版的儿童拼搭玩具。

机械臂从电动分配器中取出支杆和接头，组装出一节节相同的桁架单元。每完成一节，机械臂就在上面安装一层带孔的反射膜，再把这一节推出去，开始下一个循环。

这种带孔反射膜所需的预张力比传统针织网面更小，因此可以让整个结构做得更轻。

发射时，载荷中已经预装了两节桁架。地面团队发出指令解除发射锁定装置，推出这两节预制桁架，随后由机器人自主建造出了第三节。

小麻烦不断的太空工地

太空施工远比地面实验室复杂。

团队成员、现任美国得克萨斯大学奥斯汀分校助理教授的杰登·苏（Jaden Suh）说，太空环境与地面差别很大，总会冒出许多小意外。

在轨运行期间，团队遇到了不少意料之外的问题，不得不一次次重复操作来排除故障。

更棘手的是通信窗口。地面团队每天只有大约七八次、每次约15分钟的时间可以与太空中的系统联系，排查问题的节奏因此被大大拖慢。

为此，团队在地面保留了一台备份样机。每当确认太空中出现问题，他们就回到实验室，在备份机上复现故障、测试解决方案，然后再把修正方案发送到轨道上。

载荷上搭载的11台摄像机，则成了地面团队观察“工地”情况的眼睛。

受时间和任务进度的限制，ASTRA最终没有完成全部11节桁架的建造，但成功造出的第三节，已经足以证明这套方案的可行性。

从一节桁架到太空巨构

值得一提的是，团队从设想到交付只用了不到12个月，就完成了载荷的制造和测试。德托尔感慨，从提出在轨演示的想法到把可工作的原型送上太空，仅用了15个月。

ASTRA是NOM4D计划中进入第三阶段的两个项目之一，另一个由伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校牵头，将在国际空间站上测试碳纤维管的硬化技术。

团队认为，这次演示证明了在轨组装的思路不仅可行，而且具备扩展到更大规模的潜力。

接下来，他们计划根据此次的经验简化和改进设计。未来，这项技术有望用于建造大型空间望远镜镜面、射频天线、通信系统，以及为太空太阳能发电服务的大型太阳能阵列。

对于正在兴起的太空经济来说，谁能掌握在轨建造能力，谁就可能在未来的大型空间基础设施竞争中占据先机。

今天的一节桁架，或许就是明天太空巨构的第一块“砖”。