Η DARPA κατασκευάζει έναν ρομποτικό διαστημικό μηχανικό για να διορθώνει δορυφόρους σε τροχιά

Η DARPA, η Υπηρεσία Προηγμένων Ερευνητικών Προγραμμάτων Άμυνας που είναι υπεύθυνη για την ανάπτυξη αναδυόμενων τεχνολογιών για τον στρατό των ΗΠΑ, κατασκευάζει ένα νέο διαστημόπλοιο υψηλής τεχνολογίας — και είναι οπλισμένο. Σε μια εποχή Διαστημικής Δύναμης και αυξανόμενες απειλές όπως οι δορυφόροι κυνηγών-δολοφόνων, αυτό μπορεί να μην ακούγεται πολύ περίεργο. Όμως παρεξηγείσαι. Το νέο διαστημικό σκάφος της DARPA, που αυτή τη στιγμή είναι «στο χείλος του» όσον αφορά την ανάπτυξη, είναι ένοπλος. Όπως και μέσα, έχει μπράτσα. Όπως αυτά που χρησιμοποιείτε για να αρπάζετε πράγματα.

Τα οπλισμένα ρομπότ δεν είναι καινούργια. Οι μηχανικοί βραχίονες ρομπότ είναι ολοένα και πιο διαδεδομένοι εδώ στη Γη. Έχουν χρησιμοποιηθεί βραχίονες ρομπότ πραγματοποιήστε πολύπλοκη χειρουργική επέμβαση και flip burgers. Προσαρτημένα σε υποθαλάσσια οχήματα εξερεύνησης, έχουν χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση βυθισμένων ναυαγίων. Έχουν συνηθίσει

ανοιχτές πόρτες, εξουδετερώνουν τις βόμβες, και παροπλισμός πυρηνικών σταθμών. Είναι αρκετά ευέλικτα. Αλλά ο χώρος είναι εντελώς άλλο θέμα.

Το πρόβλημα με τους δορυφόρους

Για να κατανοήσετε το πρόβλημα, φανταστείτε αυτό το σενάριο: Αγοράζετε ένα supercar. Έχει κάθε δυνατή σύγχρονη πολυτέλεια, από τη χρήση υλικών υψηλής ποιότητας όπως το τιτάνιο και τον άνθρακα ενισχυμένα με ίνες εποξειδικά σύνθετα υλικά στον κορυφαίο κινητήρα του, ο οποίος γουργουρίζει όπως τα περισσότερα στον κόσμο ακριβό γατάκι. Μόνο που υπάρχει μια σύλληψη. Παρόλο που το αυτοκίνητο έχει κατασκευαστεί για να αντέχει, αφού το βγάλετε από την παρτίδα των πωλήσεων, δεν επιτρέπεται πλέον να το επισκευάζετε ή ακόμα και να το χειρίζεστε. Τίποτα. Νάντα. Φερμουάρ. Δεν είναι καν δυνατό να το μεταφέρεις στο βενζινάδικο όταν χρειάζεται ανεφοδιασμό. Τρελός, σωστά; Ακόμη και οι πιο εξωφρενικοί αστέρες του αθλητισμού, ράπερ ή διεθνείς έμποροι όπλων πιθανότατα θα το σκεφτόντουσαν δύο φορές για αυτή τη «συμφωνία».

Αυτό είναι εντελώς ανάλογο με την κατάσταση στην οποία βρισκόμαστε με ορισμένους από τους σημερινούς δορυφόρους. Και με τιμές που μπορεί να ξεπεράσουν το ένα δισεκατομμύριο δολάρια, οι σημερινοί δορυφόροι κορυφαίας τεχνολογίας κάνουν την Bugattis και τη McLaren να μοιάζουν με τσιμπήματα.

«Με τον σημερινό τρόπο που λειτουργούμε τα διαστημόπλοια, εκτοξεύονται και [τότε] είναι ουσιαστικά μόνα τους για το υπόλοιπο της ζωής τους», Joe Parrish, διευθυντής προγράμματος για την DARPA Ρομποτική Εξυπηρέτηση Γεωσύγχρονων Δορυφόρων πρόγραμμα (RSGS), είπε στο Digital Trends. «Αν κάτι πάει στραβά, ή αν τελειώσουν τα καύσιμα ή κάποιο άλλο αναλώσιμο, δεν υπάρχει άλλη μέθοδος για να προχωρήσουμε και να βελτιώσουμε αυτά τα διαστημόπλοια — είτε μέσω επισκευή ή αναπλήρωση ή με την τοποθέτηση νέων δυνατοτήτων… που μπορεί να περάσουν 20 χρόνια, όπου οι τεχνολογίες σε αυτές δεν είναι πλέον οι καλύτερες διαθέσιμος."

Εκεί μπαίνει στο παιχνίδι η λύση της DARPA. «Με το RSGS, έχουμε ένα διαστημόπλοιο που μοιάζει με εμπορικό δορυφόρο, αλλά έχει δύο βραχίονες ρομπότ πάνω του», είπε ο Parrish. «Και αυτοί οι βραχίονες ρομπότ έχουν εναλλάξιμα εργαλεία που επιτρέπουν μια ποικιλία διαφορετικών λειτουργιών που περιλαμβάνουν την σύλληψη αυτού που ονομάζουμε διαστημόπλοιο πελάτη [και την εκτέλεση εργασιών επισκευής».

Μέρος ρομπότ τεχνίτης, μέρος ρυμουλκούμενο φορτηγό

Εάν όλα πάνε σύμφωνα με το σχέδιο, αυτό θα σημαίνει ότι, για πρώτη φορά στην ιστορία, είναι δυνατό να πραγματοποιηθούν εργασίες «επιδέξιου χειρισμού» για να βοηθήσουν στη διόρθωση δορυφόρων σε γεωσύγχρονη τροχιά. Το διαστημόπλοιο RSGS θα βρίσκεται σε τροχιά μέχρι να τεθεί σε δράση. Στη συνέχεια θα πλοηγηθεί στο εν λόγω «διαστημικό σκάφος πελάτη», θα ασφαλίσει πάνω του αυτόνομα χρησιμοποιώντας μηχανική όραση A.I. και στη συνέχεια θα ξεκινήσει εκτέλεση εργασιών εξωτερικής συντήρησης για την παράταση της διάρκειας ζωής αυτού του δορυφόρου, την ενίσχυση της ανθεκτικότητας και τη βελτίωση της αξιοπιστίας για το μέλλον επιχειρήσεις. Θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ακόμη και για την εγκατάσταση αυτοτελών ωφέλιμων φορτίων.

Οι δύο βραχίονες του RSGS έχουν μήκος περίπου 2 μέτρα το καθένα, περίπου διπλάσιο από το μήκος ενός ενήλικου ανθρώπινου βραχίονα. Στη θέση ενός χεριού με πέντε δάχτυλα, σε ανθρώπινο στυλ, είναι εξοπλισμένο με μια σειρά εναλλάξιμων εργαλείων εξειδικευμένων για οποιαδήποτε εργασία υποτίθεται ότι θα εκτελέσει. Αυτές οι εργασίες μπορεί να περιλαμβάνουν την ώθηση μιας κολλημένης ηλιακής συστοιχίας ή κεραίας εδώ ή εκεί.

Θα μπορούσε ακόμη και να πιάσει δορυφόρους που πεθαίνουν και να τους τραβήξει, σαν ένα «είδος ρυμουλκούμενου φορτηγού», σε τροχιά νεκροταφείου 300 χιλιόμετρα πάνω από την κανονική γεωστατική τροχιά. Αυτό θα μπορούσε να επιτρέψει στις δορυφορικές εταιρείες να παρατείνουν τη διάρκεια ζωής των διαστημικών στοιχείων τους κατά «άλλα λίγα χρόνια», είπε ο Parrish.

«Συνήθως αυτό που συμβαίνει με τα γεωστατικά διαστημόπλοια είναι ότι τελειώνουν από αυτό που ονομάζεται καύσιμο σταθμού», είπε. «Αυτό είναι το καύσιμο που τους κρατά στη θέση τους, έτσι ώστε ένας δορυφόρος που βρίσκεται πάνω από τις Ηνωμένες Πολιτείες ή τη Μέση Ανατολή ή οπουδήποτε κάνει τη δουλειά του να παραμένει εκεί. Αυτό απαιτεί μια συγκεκριμένη ποσότητα καυσίμου κάθε χρόνο για να χρησιμοποιηθεί ως προωθητικό. Τελικά, τελειώνουν τα καύσιμα, συνήθως 15 με 20 χρόνια στη ζωή τους. Στη συνέχεια, υποτίθεται ότι θα απορρίπτονται μετακινώντας σε διαφορετική τροχιά, απομακρύνοντας έτσι ώστε ένα άλλο διαστημόπλοιο να μπορεί να μπει σε αυτήν την τροχιακή σχισμή σε γεωσύγχρονη τροχιά».

Για το λόγο αυτό, οι δορυφόροι διατηρούν ένα επιπλέον κομμάτι καυσίμου, επιτρέποντάς τους να κάνουν αυτό το τελευταίο ταξίδι. Αντί για αυτό, ο Parrish είπε ότι το RSGS θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τη μεταφορά των ανενεργών δορυφόρων στην τελική θέση ανάπαυσής τους αφού εξαντλήσουν και την τελευταία σταγόνα καυσίμου πρατηρίου.

Οι προκλήσεις του διαστήματος

Τίποτα από αυτά δεν είναι ξεκάθαρο, φυσικά. Ο Parrish εξήγησε μερικές από τις προκλήσεις που υπάρχουν με την κατασκευή και την εκτόξευση του πρώτου διαστημικού σκάφους RSGS. Για ένα πράγμα, ο χώρος είναι ένα πολύ αφιλόξενο περιβάλλον. Ακόμη και σε σύγκριση με μερικά από τα πιο επικίνδυνα εδάφη στη Γη, η γεωστατική τροχιά συνοδεύεται από μια σειρά από νέες προκλήσεις.

«[Εσείς] πηγαίνετε από μια θερμοκρασία που θα έβραζε το νερό σε πολύ κάτω από μια θερμοκρασία που θα παγώσει το νερό», είπε. «Αυτό συμβαίνει πολλές, πολλές φορές σε μια αποστολή. Φανταστείτε να παγώνει, να ξεπαγώνει, να παγώνει, να ξεπαγώνει, να παγώνει, να ξεπαγώνει, ξανά και ξανά. Οι ακραίες θερμοκρασίες είναι πολύ διαφορετικές από αυτές που θα συναντούσατε σε ένα εργαστηριακό περιβάλλον».

Υπάρχει επίσης το θέμα της ζημιάς από την ατμοσφαιρική ακτινοβολία, ενώ το κενό του χώρου σημαίνει ότι οι παραδοσιακές μέθοδοι λίπανσης εξαρτημάτων όπως κινητήρες και γρανάζια απλά δεν θα λειτουργήσουν. Οποιαδήποτε λιπαντικά χρησιμοποιούνται σε συμβατικούς βραχίονες ρομπότ θα έβραζαν σε μια στιγμή.

Στη συνέχεια, υπάρχει η πρόκληση του ελιγμού του διαστημικού σκάφους RSGS σε τροχιά. Οι δορυφόροι είναι πολλά πράγματα, αλλά ένα πράγμα που δεν είναι είναι ιδιαίτερα εύστροφοι και ικανοί να κινούνται με φερμουάρ σαν αυτοκίνητα σε αυτοκινητόδρομο. Ωστόσο, ο RSGS δεν είναι συνηθισμένος δορυφόρος. «Μεταφέρουμε επιπλέον προωθητές και πρόσθετο καύσιμο που μας κάνει πολύ πιο ευέλικτους από ένα τυπικό διαστημόπλοιο», εξήγησε ο Parrish.

Το ρομπότ ελέγχεται χρησιμοποιώντας έναν συνδυασμό αυτόνομης τεχνολογίας και βήμα προς βήμα, προγραμματισμένες από τον άνθρωπο οδηγίες. Τα σχέδια για χρήση τηλεχειριστηρίου τορπιλίστηκαν από τη χρονική καθυστέρηση στην αποστολή οδηγιών 37.000 χιλιόμετρα πάνω από τη Γη.

«Αποδεικνύεται στην πράξη ότι οι άνθρωποι έχουν μεγάλη δυσκολία να τηλεχειριστούν τα ρομπότ με αυτή τη χρονική καθυστέρηση», είπε ο Parrish. «Μπορούν να χειριστούν ένα τέταρτο του δευτερολέπτου χρονικής καθυστέρησης από τη στιγμή που εισάγουν κάτι μέχρι τη στιγμή που βλέπουν το ρομπότ να κινείται προς αυτή την κατεύθυνση για να εκτελέσει την εντολή. Δύο δευτερόλεπτα μας απομακρύνουν από το να μπορούμε να κάνουμε joystick το ρομπότ».

Η εκκίνηση είναι προ των πυλών

Προς το παρόν, η ομάδα εργάζεται σκληρά για την κατασκευή των βραχιόνων ρομπότ, εκτός από την ανάπτυξη άλλων εξαρτημάτων του έργου, όπως τα διάφορα εργαλεία λαβής και τις ενσωματωμένες κάμερες. Οι δοκιμές προγραμματίζονται να πραγματοποιηθούν στα τέλη του επόμενου έτους ή στις αρχές του 2022. Μετά από αυτό, το σχέδιο είναι να εκτοξεύσει το ρομπότ μηχανικό σε τροχιά το 2023. «Αυτό μπορεί να ακούγεται πολύ μακριά για κάποιους, αλλά για μένα ως διευθυντή του έργου, είναι πολύ κοντά», είπε ο Parrish.

Μην περιμένετε όμως να παραμείνει μοναχικό. Ελπίζουμε ότι εάν το πρώτο RSGS είναι επιτυχές, αυτό θα δημιουργήσει πολλά επιπλέον, είπε.

Χωρίς έλλειψη δορυφόρων επί του παρόντος σε τροχιά και πολλούς άλλους που θα εκτοξευθούν στο εγγύς μέλλον, αυτό είναι πιθανό να είναι ένα ρομπότ που δεν θα έχει έλλειψη διαθέσιμης εργασίας.

Συστάσεις των συντακτών

• Αυτό το αξιοσημείωτο ρομπότ που αλλάζει σχήμα θα μπορούσε μια μέρα να κατευθυνθεί στον Άρη
• Δορυφόροι όπως το Starlink του SpaceX διακόπτουν τις παρατηρήσεις του Hubble
• Ο δορυφόρος Lunar Flashlight της NASA δεν θα φτάσει στην προγραμματισμένη τροχιά του
• Μεγάλος δορυφόρος της NASA πέφτει πίσω στη Γη μετά από δεκαετίες σε τροχιά
• Παρακολουθήστε έναν πύραυλο SpaceX να έρχεται σε τροχιά και να επιστρέφει σε 90 δευτερόλεπτα