DARPA kuria robotų kosmoso mechaniką, kad nustatytų palydovus orbitoje

DARPA, gynybos pažangių tyrimų projektų agentūra, atsakinga už naujų technologijų kūrimą JAV kariuomenei, kuria naują aukštųjų technologijų erdvėlaivį – ir jis yra ginkluotas. Kosmoso pajėgų ir kylančios grėsmės, pavyzdžiui, medžiotojų-žudikų palydovai, tai gali atrodyti nenuostabu. Bet tu neteisingai supratai. Šiuo metu naujasis DARPA erdvėlaivis, kalbant apie kūrimą, yra „sunkesnis“. ginkluotas. Kaip ir, jis turi rankas. Kaip ir tie, kuriuos naudojate daiktams griebti.

Ginkluoti robotai nėra naujiena. Mechaninės robotų rankos vis labiau plinta čia, Žemėje. Robotų rankos buvo pripratusios atlikti sudėtingą operaciją ir apversti mėsainius. Pritvirtinti prie povandeninių tyrinėjimų transporto priemonių, jie buvo naudojami panardintoms nuolaužoms tirti. Jie buvo įpratę atviros durys, nukenksminti bombas, ir atominių elektrinių eksploatavimo nutraukimas. Jie gana universalūs. Tačiau erdvė yra visiškai kitas dalykas.

Bėdos su palydovais

Norėdami suprasti problemą, įsivaizduokite tokį scenarijų: perkate superautomobilį. Jame yra visos įmanomos šiuolaikinės prabangos, nes naudojamos aukščiausios kokybės medžiagos, tokios kaip titanas ir anglis pluoštu sutvirtintų epoksidinių kompozitų į aukščiausios klasės variklį, kuris murkia kaip labiausiai pasaulyje brangus katinas. Tik yra laimikis. Nors automobilis buvo sukurtas taip, kad tarnautų, jį pašalinus iš pardavimo aikštelės, nebegalima jo remontuoti ar net tvarkytis. Nieko. Nada. Zip. Net neįmanoma jo nunešti į degalinę, kai reikia papildyti degalų. Beprotiška, tiesa? Net pačios ekstravagantiškiausios sporto žvaigždės, reperiai ar tarptautiniai ginklų prekeiviai tikriausiai susimąstytų apie šį „sandarį“.

Tai visiškai analogiška situacijai, kurioje esame su kai kuriais šiandienos palydovais. O dėl kainų, kurios gali viršyti milijardą dolerių, šiuolaikiniai aukščiausios klasės palydovai leidžia „Bugattis“ ir „McLaren“ atrodyti kaip smulkmenos.

„Dabartinis būdas, kuriuo valdome erdvėlaivius, jie paleidžiami ir [tada] iš esmės yra vieni visą likusį gyvenimą“, – DARPA programos vadovas Joe Parrishas. Geosinchroninių palydovų robotų aptarnavimas (RSGS) programa, sakė „Digital Trends“. „Jei kas nors sugenda arba baigiasi degalai ar kitos eksploatacinės medžiagos, nėra kito būdo, kaip eiti ir tobulinti tuos erdvėlaivius. remontuoti ar papildyti arba diegti naujas galimybes... tai gali būti po 20 metų, kai jų technologijos nebėra pačios geriausios prieinama“.

Štai čia ir atsiranda DARPA sprendimas. „Su RSGS turime erdvėlaivį, kuris atrodo panašus į komercinį palydovą, bet turi dvi roboto rankas“, – sakė Parrishas. „Ir šios roboto rankos turi keičiamus įrankius, leidžiančius atlikti įvairias operacijas, įskaitant įsikibimą į tai, ką vadiname kliento erdvėlaiviu, [ir atlikti remonto užduotis].

Dalis roboto meistras, dalis vilkikas

Jei viskas vyks pagal planą, tai reikš, kad pirmą kartą istorijoje galima atlikti „vikrių manipuliacijų“ užduotis, padedančias fiksuoti palydovus geosinchroninėje orbitoje. RSGS erdvėlaivis stovės orbitoje, kol bus pradėtas veikti. Tada jis nukeliaus į atitinkamą „kliento erdvėlaivį“, autonomiškai užsifiksuos naudodamas mašininio matymo A.I. ir pradės veikti išorinės priežiūros darbų atlikimas, siekiant pailginti to palydovo tarnavimo laiką, padidinti atsparumą ir padidinti patikimumą ateityje operacijos. Jis netgi gali būti naudojamas savarankiškoms naudingosioms apkrovoms įrengti.

Abi RSGS rankos yra maždaug 2 metrų ilgio, maždaug dvigubai ilgesnės už suaugusio žmogaus ranką. Vietoj penkių pirštų, žmogaus stiliaus rankos, joje yra daugybė keičiamų įrankių, skirtų bet kuriai užduočiai atlikti. Šios užduotys gali apimti įstrigusio saulės masyvo ar antenos stumdymą čia ar ten.

Jis netgi galėtų įsikibti į mirštančius palydovus ir nutempti juos kaip „savotišką vilkiką“ į kapinių orbitą 300 kilometrų virš įprastos geostacionarios orbitos. Tai leistų palydovinėms bendrovėms pratęsti savo kosminių išteklių eksploatavimo laiką „dar keleriems metams“, sakė Parrishas.

„Paprastai tai, kas nutinka su geostacionariais erdvėlaiviais, baigiasi vadinamuoju stočių kuro“, – sakė jis. „Tai yra kuras, kuris juos palaiko, kad palydovas, esantis virš Jungtinių Valstijų ar Vidurinių Rytų arba kur jis atlieka savo darbą, liktų ten. Tam reikalingas tam tikras degalų kiekis kiekvienais metais, kad būtų naudojamas kaip raketinis kuras. Galiausiai jiems baigiasi degalai, paprastai per 15–20 metų. Tada jie turėtų būti sunaikinami perkeliant į kitą orbitą, pasitraukiant iš kelio, kad kitas erdvėlaivis galėtų patekti į tą orbitos plyšį geosinchronine orbitoje.

Dėl šios priežasties palydovai sulaiko papildomą kuro dalį, leidžiančią jiems atlikti šią paskutinę kelionę. Vietoj to Parrishas teigė, kad RSGS galėtų būti naudojamas nugabenti nebeveikiančius palydovus į jų galutinę poilsio vietą, kai jie sunaudos kiekvieną paskutinį stočių kuro lašą.

Kosmoso iššūkiai

Žinoma, visa tai nėra paprasta. Parrishas paaiškino kai kuriuos iššūkius, kylančius kuriant ir paleidžiant pirmąjį RSGS erdvėlaivį. Viena vertus, erdvė yra gana nesvetinga aplinka. Netgi palyginti su kai kuriais pavojingesniais Žemės reljefais, geostacionarioji orbita susiduria su daugybe naujų iššūkių.

„[Jūs] pereinate nuo temperatūros, kuri verdytų vandenį, iki gerokai žemesnės temperatūros, kuri užšaltų vandenį“, – sakė jis. „Taip nutinka daug, daug kartų per misiją. Įsivaizduokite, kaip šąlate, atitirpstate, šąlate, atitirpstate, užšaldote, atšildote, vėl ir vėl. Temperatūrų kraštutinumai labai skiriasi nuo to, su kuo susidurtumėte laboratorijos aplinkoje.

Taip pat kyla problemų dėl atmosferos spinduliuotės, o erdvės vakuumas reiškia, kad tradiciniai komponentų, tokių kaip varikliai ir pavaros, tepimo metodai tiesiog neveiks. Bet kokie tepalai, naudojami įprastose roboto rankose, išvirtų akimirksniu.

Tada yra iššūkis manevruoti RSGS erdvėlaivį orbitoje. Palydovai yra daug dalykų, tačiau vienas dalykas, kurio jie nėra, yra ypač vikrūs ir galintys važiuoti kaip automobiliai greitkelyje. Tačiau RSGS nėra įprastas palydovas. „Mes gabename papildomus variklius ir papildomą kurą, todėl esame daug manevringesni nei įprastas erdvėlaivis“, – paaiškino Parrishas.

Robotas valdomas naudojant autonomines technologijas ir žingsnis po žingsnio, žmogaus užprogramuotas instrukcijas. Planus naudoti nuotolinio valdymo pultą sugriovė uždelstas nurodymų siuntimas 37 000 kilometrų virš Žemės.

„Praktiškai paaiškėja, kad žmonėms kyla didelių sunkumų nuotoliniu būdu valdyti robotus su tokiu vėlavimu“, - sakė Parrishas. „Jie gali susidoroti su ketvirčio sekundės uždelsimu nuo to momento, kai ką nors įveda, iki to momento, kai pamato, kaip robotas juda ta kryptimi, kad atliktų komandą. Dvi sekundės tarsi atima mus nuo galimybės valdyti robotą.

Paleidimas yra visai šalia

Šiuo metu komanda sunkiai dirba kuriant roboto rankas, be to, kuria kitus projekto komponentus, pvz., įvairius griebtuvų įrankius ir įmontuotas kameras. Bandymus planuojama atlikti kitų metų pabaigoje arba 2022 m. pradžioje. Po to robotą mechaniką planuojama paleisti į orbitą 2023 m. „Kai kam tai gali pasirodyti toli, bet man, kaip projekto vadovei, tai visai šalia“, – sakė Parrishas.

Vis dėlto nesitikėkite, kad jis liks vienišas. Tikimės, kad jei pirmasis RSGS bus sėkmingas, atsiras daug papildomų, sakė jis.

Kadangi šiuo metu orbitoje netrūksta palydovų, o artimiausiu metu jų bus paleista dar daug, tai greičiausiai bus vienas robotas, kuriam netrūks darbo.

Redaktorių rekomendacijos

• Šis nuostabus formą keičiantis robotas vieną dieną galėtų nukeliauti į Marsą
• Palydovai, tokie kaip „SpaceX“ „Starlink“, trikdo Hablo stebėjimus
• NASA „Lunar Flashlight“ palydovas nepateks į planuojamą orbitą
• Didelis NASA palydovas nukrenta į Žemę po dešimtmečių orbitos
• Stebėkite, kaip „SpaceX“ raketa skrieja į orbitą ir atgal per 90 sekundžių