DARPA は軌道上の衛星を固定するロボット宇宙整備士を構築中

米軍向けの新興技術の開発を担当する国防高等研究計画局である DARPA は、新しいハイテク宇宙船を建造しており、それには武装が施されています。 宇宙軍の時代に、 ハンターキラー衛星などの急増する脅威、これはそれほど驚くべきことではないかもしれません。 しかし、あなたは誤解しています。 DARPA の新しい宇宙船は、現在開発が「真っ最中」です。 武装した. 同様に、腕があります。 物をつかむために使うものと同じです。

武装ロボットは新しいものではありません。 ここ地球上では、機械式ロボットアームがますます普及しています。 ロボットアームはこれまでに使用されてきました。 複雑な手術を行う そして フリップバーガー. 海底探査車両に取り付けられ、水没した難破船の調査に使用されてきました。 彼らは慣れています 開いたドア, 爆弾を解除する、 そして 原子力発電所を廃炉にする. 彼らは非常に多用途です。 しかし、スペースはまったく別の問題です。

衛星のトラブル

この問題を理解するには、次のシナリオを想像してください。スーパーカーを購入します。 チタンやカーボンなどの高級素材を使用することで、可能な限り現代的な贅沢を備えています。 繊維強化エポキシ複合材を最高級エンジンに採用し、世界で最も高い音を響かせる 高価な子猫。 ただ、落とし穴があります。 車は長持ちするように作られていますが、販売場から出てしまうと、修理したり、いじったりすることさえできなくなります。 何もない。 灘。 ジップ。 給油が必要なときにガソリンスタンドに持っていくこともできません。 クレイジーですよね？ 最も贅沢なスポーツスター、ラッパー、あるいは国際的な武器商人でさえ、おそらくその「取引」についてはよく考えるだろう。

これは、今日の衛星の一部で私たちが置かれている状況と完全に似ています。 そして、価格が 10 億ドルを超えることもあるため、今日の最高級衛星ではブガッティやマクラーレンが小銭のように見えます。

「現在の宇宙船の運用方法では、宇宙船は打ち上げられ、残りの生涯は基本的に単独で動作します」とDARPAプログラムマネージャーのジョー・パリッシュ氏は語る。 静止衛星のロボットによるサービス (RSGS) プログラムが Digital Trends に語った。 「何か問題が発生したり、燃料やその他の消耗品がなくなったりした場合、宇宙船を改善する方法は他にありません。 修理や補充、あるいは新たな機能の導入による…おそらく 20 年が経ち、搭載されているテクノロジーはもはや最高のものではなくなっているかもしれません 利用可能。"

ここで DARPA のソリューションが役に立ちます。 「RSGS を使用すると、商用衛星に似ているが、2 つのロボット アームが搭載された宇宙船ができます」とパリッシュ氏は言います。 「そして、それらのロボットアームには交換可能なツールがあり、クライアント宇宙船と呼ばれるものをつかむこと（および修理作業の実行）を含む、さまざまな異なる操作を可能にします。」

一部はロボット便利屋、一部はレッカー車

すべて計画通りに進めば、歴史上初めて、衛星を静止軌道に固定するための「器用な操作」タスクを実行できることになる。 RSGS 探査機は、作戦が開始されるまで軌道上に留まります。 次に、問題の「クライアント宇宙船」まで移動し、マシンビジョン AI を使用して自律的にそれにラッチし、出発します。 衛星の寿命を延ばし、回復力を強化し、将来の信頼性を向上させるために外部メンテナンス作業を実行します。 オペレーション。 自己完結型ペイロードのインストールにも使用できます。

RSGS の 2 本の腕の長さはそれぞれ約 2 メートルで、成人の腕の約 2 倍です。 人間のような 5 本指の手の代わりに、実行するタスクに特化した一連の交換可能なツールが装備されています。 これらの作業には、あちこちで動かなくなった太陽電池アレイやアンテナを少しずつ動かすことが含まれる場合があります。

瀕死の衛星をつかみ、「一種のレッカー車」のように、通常の静止軌道から300キロメートル上空の墓場軌道に引き込むこともできる。 これにより、衛星企業は宇宙資産の寿命を「さらに数年」延ばせる可能性があるとパリッシュ氏は述べた。

「通常、静止宇宙船で起こることは、いわゆるステーション維持燃料がなくなることです」と彼は言う。 「これは、衛星を所定の位置に維持するための燃料であり、米国や中東など、衛星が任務を遂行している場所の上空に配置されている衛星がそこに留まるようにするためのものです。 そのため、推進剤として使用するには毎年一定量の燃料が必要です。 最終的には、寿命が来て通常 15 ～ 20 年で燃料が尽きます。 その後、別の宇宙船が静止軌道のその軌道スロットに入ることができるように、別の軌道に移動して邪魔にならない場所に移動して処分されることになっています。」

このため、衛星は余分な燃料を保持し、この最後の旅を行うことができます。 その代わりに、パリッシュ氏は、ステーション維持燃料を最後の一滴まで使い果たした衛星を、最後の安息の地に輸送するためにRSGSを利用できるだろうと述べた。

宇宙の課題

もちろん、これはどれも簡単ではありません。 パリッシュ氏は、最初の RSGS 宇宙船の構築と打ち上げに伴ういくつかの課題について説明しました。 まず、宇宙は非常に過酷な環境です。 地球上のより危険な地形と比較しても、静止軌道には多くの新たな課題が伴います。

「水を沸騰させる温度から、水が凍る温度をはるかに下回る温度まで上昇します」と彼は言いました。 「それはミッション中に何度も起こります。 凍結、解凍、凍結、解凍、凍結、解凍を何度も繰り返すことを想像してみてください。 極端な温度は、実験室環境で遭遇するものとは大きく異なります。」

大気放射線による損傷の問題もありますが、宇宙は真空であるため、モーターやギアなどのコンポーネントを潤滑する従来の方法はまったく機能しません。 従来のロボットアームに使用されていた潤滑剤は一瞬で蒸発してしまいます。

次に、軌道上で RSGS 宇宙船を操縦するという課題があります。 衛星にはさまざまな特徴がありますが、特に機敏で高速道路の車のように飛び回れるという点では異なります。 ただし、RSGS は普通の衛星ではありません。 「私たちは追加のスラスターと追加の燃料を搭載しているので、一般的な宇宙船よりもはるかに機動性が高くなります」とパリッシュ氏は説明しました。

ロボットは、自律技術と人間がプログラムした段階的な指示を組み合わせて制御されます。 遠隔操作を採用する計画は、地球上空 37,000 キロメートル上空で指示を送信する際の遅延により計画が頓挫しました。

「実際には、これほどの時間遅延があると、人間がロボットを遠隔操作するのは非常に困難であることが判明しました」とパリッシュ氏は言う。 「何かを入力してからロボットがその方向に移動してコマンドを実行するのを確認するまでの 4 分の 1 秒の遅延に対処できます。 2 秒もあれば、ロボットをジョイスティックで動かすことができなくなります。」

打ち上げはもうすぐです

現在、チームはさまざまなグリッパー ツールやオンボード カメラなどの他のプロジェクト コンポーネントの開発に加えて、ロボット アームの構築に熱心に取り組んでいます。 テストは来年後半か2022年初めに実施される予定だ。 その後、2023年にロボット整備士を軌道に打ち上げる計画だ。 「それは遠い話のように聞こえる人もいるかもしれませんが、プロジェクトマネージャーである私にとっては、それはすぐそこまで来ています」とパリッシュ氏は言います。

ただし、孤独なままになるとは思わないでください。 最初のRSGSが成功すれば、さらに多くのRSGSが生まれることを期待している、と同氏は語った。

現在軌道上にある衛星は不足なく、近い将来さらに多くの衛星が打ち上げられる予定であるため、これは仕事に不足のないロボットの 1 つとなる可能性があります。

編集者のおすすめ

• この驚くべき形状変化ロボットは、いつか火星に向かう可能性がある
• SpaceX の Starlink のような衛星がハッブル観測を妨害している
• NASAの月面懐中電灯衛星、予定の軌道に到達しない
• NASAの大型衛星は数十年の軌道を経て地球に落下する
• SpaceX ロケットが 90 秒以内に軌道に乗って戻ってくる様子をご覧ください