太空具有微重力、高真空、强辐射等特点，其恶劣环境使人在太空中的活动风险极高。于是，科学家们开始探索用空间机器人代替宇航员工作，完成抓捕、释放、装配、加注、维修、巡视、采样等多种作业任务，如美国航天飞机上的大型空间机械臂、“轨道快车”计划中的空间机器人等，它们可协助宇航员对航天器进行在轨维修、加注等服务；美俄等航天大国研制发射的“月球车”和“火星车”则可以在天体表面行走，对天体实施观测、采样等探测活动。随着机器人技术的发展，大量空间机器人应运而生，在太空领域发挥着日益重要的作用。
可让成本昂贵的卫星重复使用
自从人造卫星上天以来，维修保障困难、生存能力弱，一直是制约卫星发展与运行的“短板”。由于无法实施在轨燃料加注，一旦燃料耗尽，卫星就难以维持正常运行的轨道与姿态，成本昂贵的卫星就意味着寿终正寝。
由于上述这些因素，卫星成了“一次性使用”的奢侈品，不仅其研制与发射费用居高不下，过分追求可靠性也使得新技术的应用发展缓慢。同时，一些大型复杂航天器发射对运载火箭提出了更高要求，也需要通过在轨装配降低航天发射技术难度与成本。
人类实现载人航天飞行后，科学家试图通过宇航员进行卫星在轨维修、加注服务。1984年，美国宇航员完成了一颗故障卫星的修理，但成本高、风险大，使得有人在轨服务难以推广应用。2007年，美国首次利用空间机器人进行卫星在轨加注和模块更换试验，使太空无人自主在轨服务技术取得重大突破。
2011年12月，美国又提出“凤凰计划”，其目标是发展具有精细操控能力的多臂空间机器人，以实现地球静止轨道废弃通信卫星的回收利用。随着在轨服务技术的成熟与广泛应用，未来航天将形成“制造-发射-运行-维护-更换”新的商业模式，大大拓展人类太空活动的价值空间。
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