DARPA veido robotu kosmosa mehāniķi, lai salabotu satelītus orbītā

DARPA, Aizsardzības progresīvo pētījumu projektu aģentūra, kas ir atbildīga par jaunu tehnoloģiju izstrādi ASV militārpersonām, būvē jaunu augsto tehnoloģiju kosmosa kuģi — un tas ir bruņots. Kosmosa spēku laikmetā un augošie draudi, piemēram, mednieku-slepkavas pavadoņi, tas var neizklausīties pārāk pārsteidzoši. Bet tu esi pārpratis. DARPA jaunais kosmosa kuģis, kas pašlaik ir "sasniegumā", kad runa ir par izstrādi, ir bruņota. Tāpat kā, tam ir rokas. Tāpat kā tie, kurus izmantojat lietu sagrābšanai.

Bruņoti roboti nav jaunums. Mehāniskās robotu rokas šeit uz Zemes kļūst arvien izplatītākas. Robotu rokas ir pieradušas veikt sarežģītas operācijas un apgriezt burgerus. Tie ir pievienoti zemūdens izpētes transportlīdzekļiem, un tie ir izmantoti iegremdētu vraku zondēšanai. Viņi ir pieraduši atvērtas durvis, neitralizēt bumbas, un kodolspēkstaciju ekspluatācijas pārtraukšana. Viņi ir diezgan daudzpusīgi. Bet telpa ir pavisam cita lieta.

Problēmas ar satelītiem

Lai saprastu problēmu, iedomājieties šādu scenāriju: Jūs pērkat superauto. Tam ir visas iespējamās modernās greznības, izmantojot augstākās kvalitātes materiālus, piemēram, titānu un oglekli ar šķiedru pastiprinātiem epoksīda kompozītmateriāliem tā augstākā līmeņa dzinējam, kas murrā kā pasaulē visvairāk dārgs kaķēns. Tikai tur ir āķis. Lai gan automašīna ir būvēta tā, lai tā būtu izturīga, pēc tam, kad esat to izbraucis no tirdzniecības vietas, jums vairs nav atļauts to remontēt vai pat ar to nodarboties. Nekas. Nada. Zip. To pat nav iespējams nogādāt degvielas uzpildes stacijā, kad tajā ir jāuzpilda degviela. Traks, vai ne? Pat ekstravagantākās sporta zvaigznes, reperi vai starptautiskie ieroču tirgotāji, iespējams, divreiz padomātu par šo “darījumu”.

Tas ir pilnīgi analoģisks situācijai, kādā mēs atrodamies ar dažiem mūsdienu satelītiem. Un ar cenu zīmēm, kas var pārsniegt miljardu dolāru, mūsdienu vismodernākie satelīti liek Bugattis un McLarens izskatīties kā dārgas pārmaiņas.

"Pašreizējais veids, kā mēs ekspluatējam kosmosa kuģus, tie tiek palaisti un [tad] būtībā ir vieni visu atlikušo mūžu," Džo Parriss, DARPA programmu vadītājs. Ģeosinhrono satelītu robotu apkalpošana (RSGS) programma, sacīja Digital Trends. "Ja kaut kas noiet greizi vai ja tiem beidzas degviela vai kāds cits palīgmateriāls, nav citas metodes, kā iet un uzlabot šos kosmosa kuģus — vai nu remonts vai papildināšana vai ieviešot jaunas iespējas… kas, iespējams, var paiet pēc 20 gadiem, ja tajās esošās tehnoloģijas vairs nav tās labākās pieejams.”

Šeit tiek izmantots DARPA risinājums. "Ar RSGS mums ir kosmosa kuģis, kas izskatās līdzīgs komerciālam satelītam, bet uz tā ir divas robotu rokas," sacīja Parriss. "Un šīm robotu rokām ir maināmi rīki, kas ļauj veikt dažādas darbības, tostarp uztvert to, ko mēs saucam par klienta kosmosa kuģi, [un veikt remontdarbus]."

Daļa robotu meistars, daļa evakuators

Ja viss notiks pēc plāna, tas nozīmēs, ka pirmo reizi vēsturē ir iespējams veikt “izveicīgus manipulācijas” uzdevumus, lai palīdzētu fiksēt satelītus ģeosinhronajā orbītā. RSGS kosmosa kuģis paliks orbītā, līdz tas tiks aktivizēts. Pēc tam tas dosies uz attiecīgo “klienta kosmosa kuģi”, ​​autonomi nofiksēs to, izmantojot mašīnredzes A.I., un pēc tam dosies uz to. ārēju apkopes darbu veikšana, lai pagarinātu šī satelīta kalpošanas laiku, uzlabotu noturību un uzlabotu uzticamību nākotnē operācijas. To pat varētu izmantot, lai uzstādītu autonomas kravas.

Abas RSGS rokas ir aptuveni 2 metrus garas, apmēram divas reizes garākas par pieauguša cilvēka roku. Piecu pirkstu cilvēka stila rokas vietā tas ir aprīkots ar virkni maināmu rīku, kas ir specializēti jebkuram uzdevumam, kas tam ir jāveic. Šie uzdevumi var būt saistīti ar iestrēguša saules enerģijas bloka vai antenas pagrūšanu šeit vai tur.

Tas pat varētu satvert mirstošos satelītus un ievilkt tos kā “savdabīgu evakuatoru” kapsētas orbītā 300 kilometrus virs parastās ģeostacionārās orbītas. Tas varētu ļaut satelītu kompānijām pagarināt savu kosmosa līdzekļu kalpošanas laiku par "vēl dažiem gadiem", sacīja Parriss.

"Parasti tas, kas notiek ar ģeostacionārajiem kosmosa kuģiem, ir tas, ka tiem beidzas tā sauktā staciju uzturēšanas degviela," viņš teica. "Šī ir degviela, kas tos notur pozīcijā, lai satelīts, kas atrodas virs Amerikas Savienotajām Valstīm vai Tuvajiem Austrumiem vai visur, kur tas veic savu darbu, paliktu tur. Tas prasa noteiktu degvielas daudzumu katru gadu, lai to izmantotu kā degvielu. Galu galā viņiem beidzas degviela, parasti 15 līdz 20 gadus pēc dzīves. Pēc tam tie ir jāiznīcina, pārvietojoties citā orbītā, pārvietojoties no ceļa, lai cits kosmosa kuģis varētu nokļūt šajā orbitālajā spraugā ģeosinhronajā orbītā.

Šī iemesla dēļ satelīti saglabā papildu degvielas daudzumu, ļaujot tiem veikt pēdējo ceļojumu. Tā vietā Parriss teica, ka RSGS varētu izmantot, lai nogādātu novecojušos satelītus uz to galīgo atdusas vietu pēc tam, kad tie iztērēs katru pēdējo staciju uzturēšanas degvielas pilienu.

Kosmosa izaicinājumi

Protams, nekas no tā nav vienkāršs. Parrish paskaidroja dažus izaicinājumus, kas pastāv saistībā ar pirmā RSGS kosmosa kuģa izveidi un palaišanu. Pirmkārt, telpa ir diezgan neviesmīlīga vide. Pat salīdzinot ar dažiem bīstamākajiem reljefiem uz Zemes, ģeostacionārā orbīta ir saistīta ar daudziem jauniem izaicinājumiem.

"[Jūs] pārejat no temperatūras, kas var vārīt ūdeni, līdz krietni zemākai temperatūrai, kurā ūdens sasalst," viņš teica. "Tas notiek daudzas, daudzas reizes misijas laikā. Iedomājieties sasaldēšanu, atkausēšanu, sasaldēšanu, atkausēšanu, sasalšanu, atkausēšanu, atkal un atkal. Temperatūras galējības ļoti atšķiras no tām, ar kurām jūs saskaraties laboratorijas vidē.

Pastāv arī jautājums par atmosfēras starojuma radītajiem bojājumiem, savukārt telpas vakuums nozīmē, ka tradicionālās detaļu, piemēram, motoru un pārnesumu, eļļošanas metodes vienkārši nedarbosies. Jebkuras smērvielas, kas tiek izmantotas parastajām robotu rokām, tiktu novārītas vienā mirklī.

Tad ir izaicinājums manevrēt RSGS kosmosa kuģi orbītā. Satelīti ir daudzas lietas, taču viena lieta, kas nav, ir īpaši izveicīga un spējīga rāvējslēdzēju kā automašīnas uz automaģistrāles. Tomēr RSGS nav parasts satelīts. "Mēs pārvadājam papildu dzinējus un papildu degvielu, kas padara mūs daudz manevrējamākus nekā tipisks kosmosa kuģis," paskaidroja Parriss.

Robots tiek vadīts, izmantojot autonomu tehnoloģiju un soli pa solim cilvēka programmētu instrukciju kombināciju. Plānus izmantot tālvadības pulti sagrāva instrukciju nosūtīšanas laika kavēšanās 37 000 kilometru augstumā virs Zemes.

"Praksē izrādās, ka cilvēkiem ir lielas grūtības teleoperēt robotus ar tādu laika aizkavi," sacīja Parriss. "Viņi var izturēt ceturtdaļsekundes laika aizkavi no brīža, kad viņi kaut ko ievada, līdz brīdim, kad viņi redz robotu kustamies šajā virzienā, lai izpildītu komandu. Divas sekundes kaut kā atņem mūs no spējas vadīt robotu ar kursorsviru.

Palaišana ir tepat aiz stūra

Pašlaik komanda smagi strādā, veidojot robotu rokas, kā arī izstrādā citus projekta komponentus, piemēram, dažādus satvērēju rīkus un iebūvētās kameras. Pārbaudi plānots veikt nākamā gada beigās vai 2022. gada sākumā. Pēc tam plānots robotu mehāniķi palaist orbītā 2023. gadā. "Dažiem tas var šķist tālu, bet man kā projekta vadītājam tas ir tepat aiz stūra," sacīja Parriss.

Tomēr negaidiet, ka tas paliks vientuļš. Mēs ceram, ka, ja pirmais RSGS būs veiksmīgs, tas radīs daudzus papildu, viņš teica.

Tā kā pašlaik orbītā netrūkst satelītu un tuvākajā nākotnē tiks palaists daudz citu satelītu, visticamāk, šis būs viens robots, kuram netrūks darba.

Redaktoru ieteikumi

• Šis ievērojamais formu mainošais robots kādu dienu varētu doties uz Marsu
• Satelīti, piemēram, SpaceX Starlink, traucē Habla novērojumiem
• NASA Lunar Flashlight satelīts nenonāks plānotajā orbītā
• Lielais NASA satelīts nokrīt atpakaļ uz Zemi pēc gadu desmitiem ilgas orbītā
• Skatieties, kā SpaceX raķete 90 sekunžu laikā aizskrien orbītā un atpakaļ