Roboti u pomoć
U posljednjih nekoliko desetljeća istraživači su napredovali prema tom cilju. U NASA-inom demonstracijskom projektu iz 2007. godine, par posebno izgrađenih letjelica pristalo je u orbiti i prenijelo gorivo. Nedavno, 2020., zrakoplovna tvrtka Northrop Grumman uspješno je lansirala dva “vozila za proširenje misije”, opremljeni vlastitim motorima i gorivom, koji su se priključili na dva komercijalna satelita i potjerali ih u nove orbite.
Dvije nove misije za koje se očekuje da će biti pokrenute ovog desetljeća poći će korak dalje u servisiranju. Demonstracijski projekti koristit će poluautonomne robote opremljene mehaničkim rukama za dodavanje goriva satelitima u orbiti, pa čak i za obavljanje jednostavnih popravaka.
Sa svoje strane, Henshaw radi na Robotski servis geosinkronih satelita, misija koju financira Agencija za napredna obrambena istraživanja SAD-a (DARPA). Ako uspije u demonstraciji zakazanoj za 2024., to bi označilo prvi put da je robotska letjelica uspjela zgrabiti satelit koji nije bio posebno dizajniran za pristajanje s njim. Henshaw i njegovi kolege nedavno su istražili neke od izazova s kojima se suočavaju
servisiranje satelita sa svemirskim robotima u Godišnji pregled upravljanja, robotike i autonomnih sustava.
NASA GSFC / CIL / Adriana Manrique Gutierrez
Puno je takvih izazova. Budući da postojeći sateliti nikada nisu bili namijenjeni za servisiranje, nedostaju im oznake, koje se nazivaju fiduciali, koje bi robotu olakšale vizualnu orijentaciju prema satelitu koji se kreće. Nema učvršćenja dizajniranih za držanje robota. A dijelovi satelita koji strše, poput antena i solarnih panela, obično su previše krhki da bi se uhvatili.
Drugi problem je vremenski odmak između robota i Zemlje. Za robota koji radi u geosinkronoj orbiti, oko 35 000 kilometara gore, udaljenost i signal obrada stvara kašnjenje komunikacije od nekoliko sekundi između robota i njegovih kontrolera Zemlja. Dakle, robot će morati sam rješavati najvažnije zadatke.
S pozitivne strane, rad se može nadograditi na postojeće robotske ruke u svemiru, uključujući dvije koje se trenutno koriste na Međunarodnoj svemirskoj postaji.
Za pokaznu misiju, Henshaw i njegovi kolege inženjeri planiraju odabrati jedan od tisuća starih, neaktivnih satelita "parkiranih" u orbitama izvan puta. Robot bi uskladio orbite sa satelitom i manevrirao na udaljenosti unutar oko 2 metra, koristeći kamere i laserski daljinomjer. Kada bude dovoljno blizu, robot će upotrijebiti jednu od svoje dvije ruke da uhvati aluminijski prsten koji je prethodno pričvrstio satelit za raketu za lansiranje.
Druga robotska ruka bila bi sposobna bockati i bodati solarne ćelije ili antene koje se nisu uspjele pravilno razviti - problem koji se događa svake dvije ili tri godine, kaže Henshaw. Moći će pričvrstiti nove instrumente na vanjsku stranu satelita, poput snažnijih odašiljača, kamera ili antena.
Planovi zahtijevaju svemirski robot nazvan SPIDER (prikazano) koji bi pokazao izvedivost sastavljanja u orbiti. Njegov prvi zadatak bit će sastavljanje antene od sedam dijelova od 3 metra od dijelova koje će prevoziti sa Zemlje.
Negdje nakon 2025. NASA planira lansirati još ambicioznijeg robota. The Servis, montaža i proizvodnja u orbiti 1 (OSAM-1) robot bi prvo upravljao složenom operacijom punjenja gorivom postojećeg satelita. Tada bi pokazao da može graditi potpuno nove strukture u svemiru.
Landsat 7 bit će prvi na listi zadataka OSAM-1. Satelit koji je 1999. godine lansirao US Geological Survey u nisku Zemljinu orbitu, oko 700 kilometara visoko, posao su preuzeli napredniji sateliti. Ali nudi znanstvenicima priliku da testiraju robotsko punjenje goriva.
“Prije dvadeset i nešto godina tehničari su napunili satelit gorivom u pripremi za njegovo lansiranje i nikada mislio da će itko više ikada dotaknuti to sučelje,” kaže Brent Robertson, NASA-in projekt OSAM-1 Menadžer.
OSAM-1 će koristiti svoju robotsku ruku da prereže sloj izolacije, odreže dvije žice i odvrne vijak prije nego što spoji crijevo i upumpa 115 kilograma hidrazinskog goriva, kaže Robertson. (Vidjeti video ovdje.)
Iako je popravak i servisiranje postojećih satelita najneposredniji cilj, montaža i proizvodnja u orbiti dugoročno su potencijalno važniji.
OSAM-1, na primjer, ima dodatnu misiju koja će nositi zasebnog robota nazvanog Space Infrastructure Dexterous Robot (SPIDER), dizajniranog da pokaže da može sastavljati stvari u svemiru. SPIDER-ov prvi zadatak bit će sastaviti antenu od 3 metra od sedam dijelova koju će odnijeti u orbitu.
Koristeći proces sličan 3D ispisu, OSAM-1 također će nastojati pokazati da može graditi strukturne komponente od nule, stvarajući jake, ali lagane kompozitne grede od kalema karbonskih vlakana i drugog tekstila. Zrake poput ovih mogle bi se spojiti u strukturne komponente satelita ili drugih struktura u orbiti.
Ako misije koje se sada planiraju uspiju, robotika bi mogla otvoriti novu eru izgradnje svemira koja je danas nedostupna - gorivo skladišta, operacije svemirskog rudarenja, prostranije svemirske postaje za svemirski turizam, pa čak i svemirski brodovi za Mars izgrađeni u orbita.
“Želimo pokazati da možemo izgraditi ove stvari. Nitko to prije nije učinio", kaže Robertson. “Ako imate sposobnost sastavljanja stvari u svemiru, možete donijeti vlastiti materijal ili dobiti materijal koji vam se pošalje. I možete izgraditi puno veće stvari.”
Časopis Knowable DOI: 10.1146/knowable-022422-1 (O DOI)
Kurt Kleiner slobodni je znanstveni novinar sa sjedištem u Torontu.
Ovaj se članak izvorno pojavio u Poznati časopis, neovisni novinarski pothvat iz Godišnjih revija. Prijavite se za bilten.
