DARPA gradi robotskog svemirskog mehaničara za popravljanje satelita u orbiti

DARPA, Agencija za napredne obrambene istraživačke projekte koja je odgovorna za razvoj novih tehnologija za američku vojsku, gradi novu svemirsku letjelicu visoke tehnologije - i naoružana je. U doba svemirske sile i rastuće prijetnje poput satelita lovca-ubojica, ovo možda ne zvuči previše iznenađujuće. Ali krivo ste razumjeli. DARPA-ina nova svemirska letjelica, koja je trenutno "u središtu" kada je u pitanju razvoj, jest naoružan. Kao i, ima ruke. Poput onih koje koristite za grabljenje stvari.

Naoružani roboti nisu novost. Mehaničke robotske ruke sve su raširenije ovdje na Zemlji. Ruke robota su naviknute provesti složenu operaciju i flip hamburgeri. Priključeni na podvodna istraživačka vozila, korišteni su za ispitivanje potopljenih olupina. Navikli su otvorena vrata, defuse bombs, i dekomisija nuklearnih elektrana. Prilično su prokleto svestrani. Ali prostor je sasvim druga stvar.

Problemi sa satelitima

Da biste razumjeli problem, zamislite ovaj scenarij: kupujete superauto. Ima svaki mogući moderni luksuz, od upotrebe vrhunskih materijala poput titana i ugljika epoksidnih kompozita ojačanih vlaknima za njegov vrhunski motor koji prede kao najveći na svijetu skupi mačić. Samo što postoji caka. Iako je automobil napravljen da traje, nakon što ga odvezete s prodajnog mjesta, više ga ne smijete popravljati ili čak petljati s njim. Ništa. Nada. Zip. Nije ga moguće čak ni odvesti na benzinsku crpku kada ga treba natočiti. Ludo, zar ne? Čak bi i najekstravagantnije sportske zvijezde, reperi ili međunarodni trgovci oružjem vjerojatno dvaput razmislili o tom "dogovoru".

Ovo je potpuno analogno situaciji u kojoj se nalazimo s nekim od današnjih satelita. A s cijenama koje mogu premašiti milijardu dolara, današnji vrhunski sateliti čine da Bugatti i McLareni izgledaju kao sitniš.

"Trenutni način na koji upravljamo svemirskim letjelicama, oni se lansiraju i [onda] su u biti sami do kraja života", Joe Parrish, voditelj programa za DARPA-u Robotski servis geosinkronih satelita (RSGS), rekao je za Digital Trends. "Ako nešto pođe po zlu, ili ako im ponestane goriva ili nekog drugog potrošnog materijala, ne postoji drugi način da se poboljša te letjelice - bilo putem popravak ili nadopunjavanje ili postavljanjem novih mogućnosti... to bi moglo biti 20 godina kasnije, gdje tehnologije na njima više nisu najbolje dostupno."

Tu na scenu stupa DARPA-ino rješenje. "S RSGS-om imamo svemirsku letjelicu koja izgleda slično komercijalnom satelitu, ali ima dvije robotske ruke", rekao je Parrish. "A te robotske ruke imaju izmjenjive alate koji omogućuju niz različitih operacija koje uključuju hvatanje za ono što zovemo klijentska svemirska letjelica [i obavljanje zadataka popravka.]"

Dijelom robot majstor, dijelom kamion za vuču

Bude li sve išlo po planu, to će značiti da je, prvi put u povijesti, moguće izvršiti zadatke "vješte manipulacije" kako bi se pomoglo popraviti satelite u geosinkronoj orbiti. Svemirska letjelica RSGS visit će u orbiti dok ne bude pozvana u akciju. Zatim će navigirati do dotične "svemirske letjelice klijenta", autonomno se zakačiti za nju pomoću umjetne inteligencije strojnog vida, a zatim krenuti izvođenje radova vanjskog održavanja kako bi se produžio životni vijek satelita, povećala otpornost i poboljšala pouzdanost za budućnost operacije. Moglo bi se koristiti čak i za instaliranje samostalnih tereta.

RSGS-ove dvije ruke duge su otprilike 2 metra, otprilike dvostruko duže od ruke odraslog čovjeka. Umjesto ruke s pet prstiju u ljudskom stilu, opremljen je nizom izmjenjivih alata specijaliziranih za svaki zadatak koji bi trebao obaviti. Ti zadaci mogu uključivati ​​guranje zaglavljenog solarnog niza ili antene ovdje ili tamo.

Mogao bi se čak uhvatiti za umiruće satelite i povući ih, poput "vrste kamiona za vuču", u orbitu groblja 300 kilometara iznad normalne geostacionarne orbite. To bi moglo omogućiti satelitskim tvrtkama da produže vijek trajanja svoje svemirske imovine za "još nekoliko godina", rekao je Parrish.

"Ono što se obično događa s geostacionarnim svemirskim letjelicama jest da im ponestane onoga što se zove gorivo za održavanje stanica", rekao je. “Ovo je gorivo koje ih drži na poziciji, tako da satelit koji je stacioniran iznad Sjedinjenih Država ili Bliskog istoka ili gdje god radi svoj posao, tamo i ostaje. To zahtijeva određenu količinu goriva svake godine koja se koristi kao pogonsko gorivo. Na kraju im ponestane goriva, obično nakon 15 do 20 godina života. Zatim bi ih se trebalo riješiti prelaskom u drugu orbitu, maknuvši se s puta kako bi druga letjelica mogla ući u taj orbitalni utor u geosinkronoj orbiti."

Iz tog razloga sateliti zadržavaju dodatnu količinu goriva, što im omogućuje ovo posljednje putovanje. Umjesto toga, Parrish je rekao da bi se RSGS mogao koristiti za transport pokojnih satelita do njihovog posljednjeg počivališta nakon što potroše i posljednju kap goriva za održavanje stanice.

Izazovi prostora

Ništa od ovoga nije jednostavno, naravno. Parrish je objasnio neke od izazova koji postoje s izgradnjom i lansiranjem prve svemirske letjelice RSGS. Kao prvo, svemir je prokleto negostoljubivo okruženje. Čak i u usporedbi s nekim od opasnijih terena na Zemlji, geostacionarna orbita dolazi s nizom novih izazova.

"[Vi] prelazite s temperature na kojoj bi voda zakuhala do znatno ispod temperature na kojoj bi se voda smrzavala", rekao je. “To se događa mnogo, mnogo puta tijekom misije. Zamislite zamrzavanje, otapanje, smrzavanje, otapanje, smrzavanje, otapanje, opet i opet. Ekstremne temperature vrlo su različite od onih s kojima biste se susreli u laboratorijskom okruženju.”

Tu je i problem štete od atmosferskog zračenja, dok vakuum svemira znači da tradicionalne metode podmazivanja komponenti kao što su motori i zupčanici jednostavno neće raditi. Sva maziva korištena na konvencionalnim robotskim rukama bi iskuhala u trenu.

Tu je i izazov manevriranja RSGS letjelice u orbiti. Sateliti su puno stvari, ali jedna stvar nije osobito okretna i sposobna juriti okolo poput automobila na autocesti. Međutim, RSGS nije običan satelit. "Nosimo dodatne potisnike i dodatno gorivo što nas čini puno manevrirajućim od tipične svemirske letjelice", objasnio je Parrish.

Robot se kontrolira pomoću kombinacije autonomne tehnologije i korak-po-korak uputa koje je programirao čovjek. Planovi za korištenje daljinskog upravljanja bili su torpedirani vremenskim kašnjenjem u slanju uputa 37.000 kilometara iznad Zemlje.

"U praksi se pokazalo da ljudi imaju velike poteškoće s daljinskim upravljanjem robotima s tolikom vremenskom odgodom", rekao je Parrish. “Mogu podnijeti vremensko kašnjenje od četvrtine sekunde od trenutka kada nešto unesu do trenutka kada vide robota kako se kreće u tom smjeru kako bi izvršio naredbu. Dvije sekunde nas na neki način oduzimaju od mogućnosti pokretanja joysticka robota.”

Lansiranje je odmah iza ugla

Trenutačno, tim naporno radi na izradi robotskih ruku, uz razvoj ostalih komponenti projekta poput raznih alata za hvatanje i ugrađenih kamera. Planirano je da se testiranje održi krajem sljedeće ili početkom 2022. godine. Nakon toga, plan je lansirati robota mehaničara u orbitu 2023. godine. "Nekome to može zvučati daleko, ali meni kao voditelju projekta, to je odmah iza ugla", rekao je Parrish.

No nemojte očekivati ​​da će ostati usamljeno. Nadamo se da će, ako prvi RSGS bude uspješan, to iznjedriti brojne dodatne, rekao je.

S obzirom na to da nema manjka satelita koji su trenutno u orbiti i još mnogo toga za lansiranje u bliskoj budućnosti, ovo će vjerojatno biti jedan robot kojemu ne manjka posla.

Preporuke urednika

• Ovaj izvanredni robot koji mijenja oblik mogao bi jednog dana krenuti na Mars
• Sateliti poput SpaceX-ovog Starlinka ometaju Hubbleova promatranja
• NASA-in satelit Lunar Flashlight neće stići do planirane orbite
• Veliki NASA satelit pada natrag na Zemlju nakon desetljeća u orbiti
• Gledajte kako SpaceX raketa juri u orbitu i natrag u 90 sekundi