La DARPA sta costruendo un robot spaziale meccanico per riparare i satelliti in orbita

La DARPA, l’Agenzia per i progetti di ricerca avanzata della difesa responsabile dello sviluppo di tecnologie emergenti per l’esercito americano, sta costruendo un nuovo veicolo spaziale ad alta tecnologia – ed è armato. In un'era di Space Force e minacce crescenti come i satelliti cacciatori-assassini, questo potrebbe non sembrare troppo sorprendente. Ma stai fraintendendo. La nuova navicella spaziale della DARPA, attualmente “nel bel mezzo” quando si tratta di sviluppo, lo è armato. Nel senso che ha le braccia. Come quelli che usi per prendere le cose.

I robot armati non sono una novità. I bracci robotici meccanici sono sempre più diffusi qui sulla Terra. I bracci robotici sono abituati eseguire interventi chirurgici complessi E girare gli hamburger. Attaccati ai veicoli per l'esplorazione sottomarina, sono stati utilizzati per sondare i relitti sommersi. Sono abituati

porte aperte, disinnescare le bombe, E smantellamento delle centrali nucleari. Sono dannatamente versatili. Ma lo spazio è tutta un’altra cosa.

Il problema con i satelliti

Per comprendere il problema, immagina questo scenario: acquisti una supercar. Offre ogni possibile lusso moderno, dall'uso di materiali di prima qualità come il titanio e il carbonio compositi epossidici rinforzati con fibre al suo motore top di gamma, che ronza come il motore più gattino costoso. Solo che c'è un problema. Sebbene l’auto sia stata costruita per durare, una volta che l’hai portata fuori dal lotto di vendita, non ti è più permesso ripararla o addirittura armeggiarla. Niente. Nada. Cerniera lampo. Non è nemmeno possibile portarla al distributore di benzina quando necessita di rifornimento. Pazzesco, vero? Anche le star dello sport, i rapper o i trafficanti d’armi internazionali più stravaganti probabilmente ci penserebbero due volte prima di quell’“accordo”.

Questo è del tutto analogo alla situazione in cui ci troviamo con alcuni dei satelliti di oggi. E con prezzi che possono superare il miliardo di dollari, i satelliti top di gamma di oggi fanno sembrare le Bugatti e le McLaren una sciocchezza.

"Nel modo attuale in cui operiamo i veicoli spaziali, vengono lanciati e sono [quindi] essenzialmente soli per il resto della loro vita", Joe Parrish, responsabile del programma della DARPA Manutenzione robotica dei satelliti geosincroni (RSGS), ha detto a Digital Trends. “Se qualcosa va storto, o se finiscono il carburante o qualche altro materiale di consumo, non c’è altro metodo per migliorare quei veicoli spaziali, né tramite riparazione o rifornimento o inserendo nuove capacità... che forse potrebbero essere trascorsi 20 anni, quando le tecnologie su di essi non sono più le migliori disponibile."

È qui che entra in gioco la soluzione della DARPA. "Con RSGS, abbiamo un veicolo spaziale che assomiglia a un satellite commerciale, ma ha due bracci robotici", ha detto Parrish. "E quei bracci robotici hanno strumenti intercambiabili che consentono una varietà di operazioni diverse, tra cui l'aggrapparsi a quella che chiamiamo la navicella spaziale cliente [e l'esecuzione di attività di riparazione.]"

In parte robot tuttofare, in parte carro attrezzi

Se tutto andasse secondo i piani, significherebbe che, per la prima volta nella storia, sarà possibile svolgere compiti di “manipolazione abile” per aiutare a fissare i satelliti in orbita geosincrona. La navicella spaziale RSGS resterà in orbita finché non verrà chiamata in azione. Si dirigerà quindi verso la “navicella spaziale cliente” in questione, si aggancerà ad essa autonomamente utilizzando l’intelligenza artificiale della visione artificiale e poi si metterà in moto. eseguire lavori di manutenzione esterna per estendere la durata di vita del satellite, aumentare la resilienza e migliorare l’affidabilità per il futuro operazioni. Potrebbe anche essere utilizzato per installare carichi utili autonomi.

I due bracci di RSGS sono lunghi circa 2 metri ciascuno, circa il doppio della lunghezza di un braccio umano adulto. Al posto di una mano a cinque dita in stile umano, è dotato di una serie di strumenti intercambiabili specializzati per qualunque compito debba svolgere. Tali compiti potrebbero comportare lo spostamento di un pannello solare o di un’antenna bloccati qua o là.

Potrebbe anche aggrapparsi a satelliti morenti e trascinarli, come una “sorta di carro attrezzi”, in un’orbita cimiteriale a 300 chilometri sopra la normale orbita geostazionaria. Ciò potrebbe consentire alle società satellitari di prolungare la vita delle loro risorse spaziali di “altri anni”, ha affermato Parrish.

"In genere ciò che accade con i veicoli spaziali geostazionari è che finiscono quello che viene chiamato carburante per il mantenimento della stazione", ha detto. “Questo è il carburante che li mantiene in posizione, in modo che un satellite stazionato sugli Stati Uniti o sul Medio Oriente o ovunque stia svolgendo il suo lavoro rimanga lì. Ciò richiede una certa quantità di carburante ogni anno da utilizzare come propellente. Alla fine, rimangono senza carburante, di solito tra i 15 e i 20 anni della loro vita. Quindi dovrebbero essere eliminati spostandosi in un’orbita diversa, allontanandosi in modo che un altro veicolo spaziale possa entrare in quello slot orbitale in un’orbita geosincrona”.

Per questo motivo, i satelliti trattengono un po’ di carburante in più, consentendo loro di compiere questo viaggio finale. Invece di questo, Parrish ha detto che l’RSGS potrebbe essere utilizzato per trasportare i satelliti defunti al loro luogo di riposo finale dopo che avranno esaurito fino all’ultima goccia di carburante per la stazione.

Le sfide dello spazio

Niente di tutto questo è semplice, ovviamente. Parrish ha spiegato alcune delle sfide che esistono con la costruzione e il lancio del primo veicolo spaziale RSGS. Per prima cosa, lo spazio è un ambiente dannatamente inospitale. Anche rispetto ad alcuni dei terreni più pericolosi della Terra, l’orbita geostazionaria presenta una serie di nuove sfide.

“[Si] passa da una temperatura che farebbe bollire l’acqua a ben al di sotto di una temperatura che congelerebbe l’acqua”, ha detto. “Ciò accade molte, molte volte durante una missione. Immagina di congelare, scongelare, congelare, scongelare, congelare, scongelare, ancora e ancora. Le temperature estreme sono molto diverse da quelle che incontreresti in un ambiente di laboratorio”.

C’è anche il problema dei danni causati dalle radiazioni atmosferiche, mentre il vuoto dello spazio significa che i metodi tradizionali di lubrificazione di componenti come motori e ingranaggi semplicemente non funzionano. Qualsiasi lubrificante utilizzato sui bracci robotici convenzionali verrebbe evaporato in un istante.

Poi c’è la sfida di manovrare la navicella spaziale RSGS in orbita. I satelliti sono molte cose, ma una cosa che non sono è particolarmente agile e capace di sfrecciare come automobili su un'autostrada. RSGS, tuttavia, non è un satellite qualunque. "Portiamo propulsori aggiuntivi e carburante aggiuntivo che ci rendono molto più manovrabili di un tipico veicolo spaziale", ha spiegato Parrish.

Il robot è controllato utilizzando una combinazione di tecnologia autonoma e istruzioni passo passo programmate dall’uomo. I piani per l'impiego del controllo remoto furono vanificati dal ritardo nell'invio delle istruzioni a 37.000 chilometri sopra la Terra.

"In pratica si scopre che gli esseri umani hanno grandi difficoltà a teleoperare i robot con un ritardo così lungo", ha detto Parrish. “Possono gestire un quarto di secondo di ritardo dal momento in cui inseriscono qualcosa al momento in cui vedono il robot muoversi in quella direzione per eseguire il comando. Due secondi ci tolgono la possibilità di manovrare il robot con il joystick."

Il lancio è proprio dietro l'angolo

Al momento, il team sta lavorando duramente per costruire i bracci del robot, oltre a sviluppare altri componenti del progetto come i vari strumenti di presa e le telecamere di bordo. I test dovrebbero svolgersi alla fine del prossimo anno o all’inizio del 2022. Successivamente, il piano è di lanciare in orbita il robot meccanico nel 2023. “Ad alcuni potrebbe sembrare lontano, ma per me, come project manager, è proprio dietro l’angolo”, ha detto Parrish.

Non aspettarti che rimanga solo, però. Ci auguriamo che, se il primo RSGS avrà successo, ne verranno generati numerosi altri, ha affermato.

Considerando che i satelliti attualmente in orbita non mancano e molti altri da lanciare nel prossimo futuro, è probabile che questo sia un robot a cui non mancherà il lavoro a disposizione.

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