在以往的太空开发中，航天员已经创造了许许多多的奇迹，如登陆月球、舱外捕获失灵的卫星、太空修理哈勃望远镜。但是，这些活动究竟花了多少代价却鲜为人知。开发和利用空间的前景虽十分美好，但要使人类能在太空中停留，就必须有庞大而复杂的生命保障系统、环境控制系统、物资补给系统、救生系统等，而这些系统耗资惊人。据科学家预估，永久性载人空间站，其中生命保障系统、居住系统和航天员舱外活动系统三部分的体积约占核心舱总容积的16%，功耗占空间站总功耗的25%—38%，研制费占总经费的20%。另据估计，为了保证航天员在太空中活动，每个航天员每天约花费50万—100万美元。
如此看来，开发太空绝不能像在地面工厂那样，将成千上万的工程技术人员和工人送往太空，去从事各种空间材料加工、空间生产、空间装配、空间修理等作业。唯一解决的办法，就是招聘大量的机器人，把他们送上太空取代人类，使之成为劳动的主力军，成为航天员的得力助手。在太空中人和机器人的作用，可用人体来形象地加以比喻，机器人好比人的四肢和躯体，由他们完成各种各样的繁重工作，而人的作用则相当于大脑，指挥和监控着所有的机械活动。要使太空科技工业具有最高的生产率、最低的运行费用，一种最为有效的途径就是在人的监控下，将机器人和高度自动化系统结合起来，组成高可靠、高效益的人—机混合系统。
众所周知，机器人是一种通用机械系统，它像人一样，可以在事先未知的环境条件下完成各种各样的任务，具有对外界环境的感知、推理、判断和决策的功能。但是，人们也早已意识到并非所有的机器人都能到太空中去工作，因为空间环境与地面环境有着天壤之别。空间机器人工作在微重力、高真空、超低温、强辐射、照明差的环境里，因此，空间机器人与地面机器人有着很大的差别。在失重状态下，只要加速度不太大，纤纤细手也可挪动庞然大物。比如，航天飞机上的遥控机械手，就是用复合材料制成的6自由度的机械臂，长达15米，自重400千克，在地面上软弱无力，连自身重量的物体都抬不起来，然而，一到太空却能举起几十吨重的载荷。在失重状态下，只要对物体稍加推动，它将立即飞走，这给操作带来诸多不便，特别是给视觉识别带来麻烦。例如，在地面上，放在工作台上的物体总是以固定面朝向视觉镜头，而在太空，飘浮的工件可以任何方位朝向镜头。这样空间机器人就必须具备三维视觉系统，还需配以特殊的标志码来识别物体及其方位。要求手指能灵活地选择所要抓取的方位上的物体，并带有接近觉、触觉、滑动觉、力觉等智能传感器，以便配合视觉系统来完成操作任务。在失重状态下，任何物体包括机器人本身都是处在飘浮状态，这样空间机器人必须是多臂型。一只固定用手臂抓牢某个结构件而稳住自身，一只操作手臂稳住工件，另一只操作手臂用来完成操作任务。在高真空条件下，空间机器人的活动关节，与地面上的机器人活动关节也有本质上的差别，它需要采用固体润滑，并且要解决高真空条件下的金属冷焊问题。由于空间的微重力环境，操作手的动力方程与地面有较大差异，因此空间机器人是一种特殊形式的机器人。
被选聘到太空工作的空间机器人，除了要能适应空间环境，还必须具备体积小、重量轻、挠性大，智能高、功能全、多臂型，微功耗、长寿命、高可靠等特性。空间机器人在太空主要从事的工作有：空间建筑与装配；卫星和其他航天器的维护和修理；空间生产和科学实验。
空间建筑与装配是空间机器人的一大任务，尤其是在空间建设的初期阶段。
一些大型结构件，如无线电天线和太阳能电池帆板的安装，大型桁架及各舱段的组装等舱外活动，都离不开空间机器人。空间机器人去舱外将承担大型构件的搬运，构件与构件之间的连接紧固，有毒或危险品的处理等一系列任务。据估计，空间建筑一半以上的任务将落在能舱外活动的机器人的身上。舱外活动机器人的特点是，在其末端操作器上带有高级遥观装置，可多臂协同工作，并配有工具夹和供货盘，由现场的计算机和专家系统给出工作指令，完成各种建造任务。
随着空间活动的不断深入，人类在太空中的财产越来越多，截至1994年年底，世界各国已向太空发射了4500多个航天器，其中人造地球卫星约占90%。这些卫星一旦发生故障，丢弃它们再发射新的卫星，一是很不经济，二是增加了空间垃圾，因此必须设法加以修理。利用空间机器人将出现故障的卫星，从轨道上抓回来，带到空间站上去修理，然后再用辅助火箭或轨道机动飞行器，将修复的卫星放回太空轨道上。倘若有的航天器不能带回空间站修理，大多利用智能机器人乘坐自由飞行器去执行任务，对某些部件进行拆卸和再组装，或者对构件进行切割和焊接。
有很多航天器，为了延长它的工作寿命，需要不断补给被消耗的物资，如照相胶片、氮气、燃料、冷却剂等，这些物资中，有的是有毒物质，有的则具有强腐蚀性，有的低温冷冻，在失重状态下很难处理。派舱外服务机器人去执行这些任务，既经济，又安全。舱外服务机器人携带全向天线，以便与空间站保持通信。还带有激光雷达和彩色立体视觉系统，用以导航和目标识别。手指上装有触觉传感器、滑觉传感器、接近觉传感器，腕臂上装有力觉传感器，用以增加操作的灵活性和精确程度。体内可携带工作所需的工具、元器件。需要时可乘坐喷气背包飞离空间站去执行各项任务。舱内机器人主要为科学有效载荷服务，因此，应按照实验的要求来选择机器人，可供选择的品种是很多的。它们不仅要执行应急和修理任务，而且要执行像添加反应物、产品收获、中间采样分析、搜集各种样品等一类的任务。
舱内机器人的存在大大减轻了航天员的劳动强度和紧张情绪，并可在航天员离开现场时作为替补参与工作。有一种被命名为蜘蛛王的小型舱内机器人，通过1组8根凯夫拉绳与机器人的工作环境相连接。这些凯夫拉绳从蜘蛛王身躯的边角延伸到工作空间各个触点上。通过增大或减小特定绳的拉力，机器人便可在整个工作间内移动，其位置精确度和重复率高得令人吃惊。
不言而喻，空间机器人在太空科技工业生产活动中，无论是提高安全性方面，还是提高生产效率和经济效益方面，都起着难以估量的作用。
随着航天活动的不断深入，空间机器人必将得到新的发展。在不久的将来，当人类重返月球、飞向火星、飞出太阳系之际，空间机器人将以崭新的面貌大显神威！
妙手回春的空间医院
开发太空的目的，一是到空间去获取资源，二是对人类是否能适应太空环境进行试验，三是向现代医学挑战。试验表明，航天员在长期失重条件下不仅能耐受空间真空和高低温环境，而且还能工作。尽管如此，目前仍存在一系列航天医学方面的难题，如在失重环境中，血液大量涌向头部，造成血液循环系统和平衡系统功能性紊乱，航天员在空间出现呕吐昏眩症状的所谓“空间运动病”；长期失重还造成人体骨骼疏松，脱钙与脱磷等无机盐代谢紊乱，使肌肉萎缩等；失重还对人体的免疫力和遗传有影响，而这些生理反常现象，仅凭遥测和航天员的感受来探索是很难深入研究的，必须依靠医生亲临现场做多方面的体验与考察，才能有效地解决这些问题。
早在1964年，苏联就派叶戈罗夫医生随上升号宇宙飞船到轨道上，在那里停留了24小时，从事医学课题的研究工作。相隔10年之后，又派遣阿季科夫医生乘联盟号宇宙飞船到礼炮—7号空间站上“出诊”。
20世纪太空科技工业的兴起，将来大型空间站、太阳能发电站、空间工厂等的建设，在太空工作的不是几个航天员，至少几十人乃至几百人。
因此，在考虑开发太空规划的同时，必不可少地要考虑空间医院的建设，以便解决航天员的医疗问题，以及利用空间有利环境治疗地球上难以治疗的某些疾病。空间医院将是一个综合性的医疗系统，集研究、治疗、休养于一体。
空间运动病是航天员在失重飞行中碰到的共性问题。近20年的载人航天史上，空间运动病频繁发生，下面一组统计数字足以说明这一点，苏联“上升”号宇宙飞船上的航天员发病率约60%，“礼炮号”空间站上的发病率为40%左右。
而美国“阿波罗”宇宙飞船上航天员发病率为37%，天空实验室上的为55.5%，航天飞机上的为53%，这充分说明空间运动病仍然是航天医学领域亟待解决的问题。空间运动病同属运动病范畴。运动病是指人乘坐飞机、车或船所引起的面色苍白、出冷汗、上腹部不适、恶心、呕吐等病症。空间运动病的症状反映在胃肠消化系统和中枢神经系统上，亦出现呕吐、厌食、头痛、心脏搏动次数减少、面色苍白、盗汗等严重症状，如同在地面上喝醉酒似的情形，空间运动病出现最早的时间可以在发射后15分钟就开始，最迟也在48小时内便发病，一般病症持续4—7天之后消失。空间运动病严重影响航天员的健康、工作能力和安全，尤其对于短期载人航天危害更大，在发射后短期内出舱活动或救生应急返回，是对航天员安全的一种威胁。对空间运动病治疗，主要方法有限制头部运动和服用抗运动病的药物。由于头部运动加重了空间运动病症状和视动性眼震以及错觉感，所以空间大夫应教会航天员有意识地控制头部运动，必要时用颈圈来限制头部运动。
服用西药会出现某种副作用，同时亦不能完全消除空间运动病的症状。未来的空间医院将开展中西医结合治疗，发挥气功、针灸、中药的优势，进行综合性医疗研究。例如，中国的“长生不老药——杜仲”，就可作为空间保健药供航天员服用，据说它有促进蛋白质代谢、增进合成能力的效果。根据杜仲的药理推测，它能在微重力环境下起到抗肌肉和骨骼老化的作用。
人们坚信，通过中西医的共同研究与探索，定能找到有效防护和治疗空间运动病的方法。
空间医院还需要特别注意研究在空间长期生活中会出现哪些特殊病，采取什么措施可以防止它们的发生。据长期载人航天试验资料的统计分析，多发病为人的血管功能改变、骨骼脱钙、疲劳、睡眠紊乱、辐射损伤，还有一种常见病称为“心”病。虽然在短期载人航天史上，还未出现过因乘员的感觉、认识和心理障碍而使飞行归于失败的先例，也未曾听说过不良的心理反应引起航天员的生理机能受到明显损害，但随着空间基地建设，面临转向长期居住空间这一新生事物的出现，人际关系、社会及心理状态等问题就会接踵而来，而且日益复杂，处理这些问题也会越来越困难，处理不好便会严重影响任务的完成。
太空科技工业基地将是一个“与世隔绝”的小型社会，什么样的人都会碰到。人长期生活在这种环境里，或多或少出现各种异常心理和生理的反应。有害作用使人从厌烦和无精打采，直至发展到不利于身心健康的焦躁不安、睡眠紊乱、疲惫不堪和认知受损，最终导致敌意或抑郁过度使其性格孤僻。曾有一位长期在太空生活过的航天员回忆起当时的情景，他认为在空间共同生活不会是宁静的，我们之间也会有意见分歧，有时甚至会对我的同事极为恼怒，但在失重状态下，站立不稳，就连想打人都很困难，有时即使感到灰心丧气也没办法，只觉得非常疲劳，常常不知道哪件事就会引起争吵。另一位航天员则回忆说：在空间出现控制不住的心理状态，也有周期性变化，有时会情绪紧张和难以入睡，有时却乐意把闲暇或娱乐时间用于工作，来打发时间，因为在工作中能感到时间过得快些，这样可消除因感觉时间过得慢而产生的孤独、寂寞、头痛、背痛及其他身体不适感。人们分析，无所事事会导致心理危机，在失重环境下尤为严重。
长期在空间生活还会出现一些难以预料的险情。一些人在空间停留时间越长，越想返回地面与家人团聚。一些人因心理因素和个人因素导致事故发生。
据说有一次，一名航天员本来分工在空间站内，监测另一名出舱的航天员生保系统，因被太空美景所吸引，抑制不住想欣赏一下的强烈欲望，于是违犯操作规程，将头伸出舱口，因未将安全带系牢，身体在失重下来回旋转，并逐渐飘离空间站，幸好被出舱的航天员及时发现，抓住了他的脚，才使他侥幸脱险。
在空间活动的行为表明，在地球上许多看来是无关紧要的小事，而到达没有地方发泄强烈情感的空间环境里，相应变得十分重要。若对一些小事处理不当，造成人员的心理障碍，轻则影响工作效率，重则出现事故，后果不堪设想。建立空间医院后，航天员出现心理障碍后可到医院找心理医生咨询，心理医生有针对性地帮助他们消除障碍。亦可让航天员轮流到空间医院定期疗养，通过改变日常生活安排、休息、锻炼及检查治疗，增加娱乐活动，使空间生活变得有情趣，打破长期呆在太空令人厌烦、乏味、孤独和沉闷的气氛。与此同时，空间医院还可研究如何去调动人的积极因素，设法使人类通过自身的努力来维护和提高自己对空间环境的适应能力，训练并使他们掌握利用社会心理学知识，处理好人际关系。
由此观之，空间医院的建立，将为人类征服宇宙排除各种干扰立下汗马功劳。
空间医院不仅负责心理治疗，更重要的是研究如何确保航天员的生命安全，其中包括研究如何采取物理预防措施，如体育运动、电刺激、下身负压、防护服等。还要研究空间用的药物，进行临床治疗与预防。
这些药物的功效在于：动员机体自身的代偿适应机制，以提高对极端因素的耐受性，预防感染、辐射损伤等；治疗疾病；消除疲劳和精神紧张。
在失重状态下，机体出现体液向上移位，从而出现一系列血液循环变化以及站立耐力降低的现象。空间药理学的任务，是要寻找有效药物使血液重新分布正常化，消除小循环和大脑血液循环系统的淤血现象，预防心脏活动的紊乱，提高站立耐力等。其中特别重要的是研制预防和治疗心律不齐药、强心剂、影响心肌能量储备药、调节血管张力药等。空间医院建成后，所积累的许多医治太空病的经验与良方，将推广应用到地球上来，使更多的人受益。
