La DARPA construit un robot spatial mécanique pour réparer les satellites en orbite

La DARPA, la Defense Advanced Research Projects Agency chargée du développement des technologies émergentes pour l’armée américaine, construit un nouveau vaisseau spatial de haute technologie – et il est armé. À l'ère de la force spatiale et menaces émergentes comme les satellites chasseurs-tueurs, cela n’a peut-être pas l’air trop surprenant. Mais vous vous méprenez. Le nouveau vaisseau spatial de la DARPA, actuellement « dans le vif du sujet » en matière de développement, est armé. Comme dans, il a des bras. Comme ceux que vous utilisez pour saisir des objets.

Les robots armés ne sont pas nouveaux. Les bras de robots mécaniques sont de plus en plus répandus sur Terre. Des bras de robot ont été utilisés pour effectuer une intervention chirurgicale complexe et retourner les hamburgers. Attachés aux véhicules d’exploration sous-marine, ils ont été utilisés pour sonder des épaves immergées. Ils ont été habitués à

portes ouvertes, désamorcer les bombes, et démanteler des centrales nucléaires. Ils sont sacrément polyvalents. Mais l’espace est une tout autre affaire.

Le problème des satellites

Pour comprendre le problème, imaginez ce scénario: vous achetez une supercar. Il offre tout le luxe moderne possible, grâce à l'utilisation de matériaux haut de gamme comme le titane et le carbone. composites époxy renforcés de fibres à son moteur haut de gamme, qui ronronne comme le plus puissant du monde. chaton cher. Seulement, il y a un piège. Bien que la voiture ait été construite pour durer, une fois que vous l’avez quittée du parking, vous n’êtes plus autorisé à la réparer ni même à la bricoler. Rien. Nada. Fermeture éclair. Il n’est même pas possible de l’emmener à la station-service lorsqu’il faut faire le plein. Fou, non? Même les stars du sport les plus extravagantes, les rappeurs ou les marchands d’armes internationaux y réfléchiraient probablement à deux fois avant cet « accord ».

C’est tout à fait analogue à la situation dans laquelle nous nous trouvons avec certains satellites actuels. Et avec des prix pouvant dépasser le milliard de dollars, les satellites haut de gamme d’aujourd’hui font passer les Bugattis et les McLaren pour de la monnaie.

"La manière actuelle dont nous exploitons les engins spatiaux, ils sont lancés et ils sont [alors] essentiellement seuls pour le reste de leur vie", Joe Parrish, responsable de programme pour la DARPA. Entretien robotique des satellites géosynchrones (RSGS), a déclaré à Digital Trends. "Si quelque chose ne va pas, ou s'ils manquent de carburant ou d'autres consommables, il n'y a pas d'autre moyen d'améliorer ces vaisseaux spatiaux - que ce soit par le biais de réparation ou réapprovisionnement ou en plaçant de nouvelles capacités… cela pourrait peut-être prendre 20 ans plus tard, lorsque les technologies qui les composent ne sont plus les meilleures disponible."

C’est là que la solution de la DARPA entre en jeu. "Avec RSGS, nous avons un vaisseau spatial qui ressemble à un satellite commercial, mais qui est équipé de deux bras robotisés", a déclaré Parrish. "Et ces bras robotisés disposent d'outils interchangeables qui permettent une variété d'opérations différentes, notamment la saisie de ce que nous appelons le vaisseau spatial client [et l'exécution de tâches de réparation.]"

En partie robot bricoleur, en partie dépanneuse

Si tout se passe comme prévu, cela signifiera que, pour la première fois dans l’histoire, il sera possible d’effectuer des tâches de « manipulation adroite » pour aider à fixer des satellites en orbite géosynchrone. Le vaisseau spatial RSGS restera en orbite jusqu’à ce qu’il soit mis en action. Il naviguera ensuite vers le « vaisseau spatial client » en question, s’y accrochera de manière autonome à l’aide de l’IA de vision industrielle, puis se mettra en route. effectuer des travaux de maintenance externes pour prolonger la durée de vie de ce satellite, améliorer sa résilience et améliorer sa fiabilité pour l'avenir opérations. Il pourrait même être utilisé pour installer des charges utiles autonomes.

Les deux bras du RSGS mesurent chacun environ 2 mètres de long, soit environ deux fois la longueur d’un bras humain adulte. Au lieu d’une main humaine à cinq doigts, elle est équipée d’une série d’outils interchangeables spécialisés pour la tâche qu’elle est censée accomplir. Ces tâches peuvent impliquer de pousser un panneau solaire ou une antenne coincé ici ou là.

Il pourrait même s’accrocher à des satellites mourants et les tirer, comme une « sorte de dépanneuse », sur une orbite cimetière à 300 kilomètres au-dessus de l’orbite géostationnaire normale. Cela pourrait permettre aux sociétés de satellites de prolonger la durée de vie de leurs actifs spatiaux de « quelques années supplémentaires », a déclaré Parrish.

"En général, ce qui se passe avec les engins spatiaux géostationnaires, c'est qu'ils manquent de ce qu'on appelle le carburant de maintien en station", a-t-il déclaré. « C’est le carburant qui les maintient en position, de sorte qu’un satellite stationné au-dessus des États-Unis ou du Moyen-Orient ou partout où il fait son travail y reste. Cela nécessite une certaine quantité de carburant chaque année pour être utilisée comme propulseur. Finalement, ils tombent à court de carburant, généralement après 15 à 20 ans de vie. Ensuite, ils sont censés être éliminés en se déplaçant sur une orbite différente, en s’écartant afin qu’un autre vaisseau spatial puisse entrer dans cette fente orbitale en orbite géosynchrone.

C’est pour cette raison que les satellites conservent un peu de carburant supplémentaire, ce qui leur permet d’effectuer ce dernier voyage. Au lieu de cela, Parrish a déclaré que le RSGS pourrait être utilisé pour transporter les satellites défunts jusqu'à leur lieu de repos final après avoir épuisé jusqu'à la dernière goutte de carburant de maintien en position.

Les défis de l'espace

Bien entendu, rien de tout cela n’est simple. Parrish a expliqué certains des défis liés à la construction et au lancement du premier vaisseau spatial RSGS. D’une part, l’espace est un environnement sacrément inhospitalier. Même comparée à certains des terrains les plus dangereux de la Terre, l’orbite géostationnaire comporte de nombreux nouveaux défis.

« [Vous] passez d’une température qui ferait bouillir l’eau à bien en dessous d’une température qui ferait geler l’eau », a-t-il déclaré. « Cela arrive de très nombreuses fois au cours d’une mission. Imaginez congeler, décongeler, congeler, décongeler, congeler, décongeler, encore et encore. Les températures extrêmes sont très différentes de celles que l’on rencontrerait dans un environnement de laboratoire.

Il y a aussi le problème des dommages causés par les radiations atmosphériques, tandis que le vide de l’espace signifie que les méthodes traditionnelles de lubrification des composants tels que les moteurs et les engrenages ne fonctionneront tout simplement pas. Tous les lubrifiants utilisés sur les bras de robots conventionnels seraient éliminés par ébullition en un instant.

Reste ensuite le défi de manœuvrer le vaisseau spatial RSGS en orbite. Les satellites représentent beaucoup de choses, mais ils ne sont pas particulièrement agiles et capables de se déplacer comme des voitures sur une autoroute. Mais le RSGS n’est pas un satellite ordinaire. "Nous transportons des propulseurs supplémentaires et du carburant supplémentaire qui nous rendent beaucoup plus maniables qu'un vaisseau spatial classique", a expliqué Parrish.

Le robot est contrôlé à l’aide d’une combinaison de technologie autonome et d’instructions étape par étape programmées par l’homme. Les projets de télécommande ont été torpillés en raison du retard dans l'envoi des instructions à 37 000 kilomètres au-dessus de la Terre.

"Il s'avère dans la pratique que les humains ont de grandes difficultés à téléopérer des robots avec un tel délai", a déclaré Parrish. «Ils peuvent gérer un délai d'un quart de seconde entre le moment où ils saisissent quelque chose et le moment où ils voient le robot se déplacer dans cette direction pour exécuter la commande. Deux secondes nous empêchent en quelque sorte de pouvoir contrôler le robot avec la manette.

Le lancement approche à grands pas

À l’heure actuelle, l’équipe travaille dur pour construire les bras du robot, en plus de développer d’autres composants du projet tels que les différents outils de préhension et les caméras embarquées. Les tests devraient avoir lieu à la fin de l’année prochaine ou au début de 2022. Après cela, il est prévu de mettre le robot mécanicien en orbite en 2023. "Cela peut sembler loin pour certains, mais pour moi, en tant que chef de projet, c'est juste au coin de la rue", a déclaré Parrish.

Ne vous attendez pas à ce qu’il reste seul. Nous espérons que si le premier RSGS réussit, cela engendrera de nombreux autres, a-t-il déclaré.

Comme les satellites ne manquent pas actuellement en orbite et que beaucoup d’autres seront lancés dans un avenir proche, il s’agira probablement d’un robot qui ne manquera pas de travail.

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