DARPA, het Defense Advanced Research Projects Agency dat verantwoordelijk is voor de ontwikkeling van opkomende technologieën voor het Amerikaanse leger, bouwt een nieuw hightech ruimtevaartuig – en het is bewapend. In een tijdperk van ruimtekracht en groeiende bedreigingen zoals jager-moordenaarsatellieten, dit klinkt misschien niet zo verrassend. Maar je begrijpt het niet. Het nieuwe ruimtevaartuig van DARPA bevindt zich momenteel “in het midden” als het gaat om ontwikkeling gewapend. Zoals in: het heeft armen. Zoals degene die je gebruikt om dingen te pakken.
Inhoud
- Het probleem met satellieten
- Deels robotklusjesman, deels sleepwagen
- De uitdagingen van de ruimte
- De lancering staat voor de deur
Gewapende robots zijn niet nieuw. Mechanische robotarmen zijn steeds wijdverspreider hier op aarde. Robotarmen zijn eraan gewend complexe operaties uitvoeren En hamburgers omdraaien. Ze zijn gekoppeld aan onderzeese verkenningsvoertuigen en worden gebruikt om ondergedompelde wrakken te onderzoeken. Ze zijn eraan gewend
open deuren, bommen onschadelijk maken, En kerncentrales ontmantelen. Ze zijn behoorlijk veelzijdig. Maar ruimte is een geheel andere zaak.Aanbevolen video's
Het probleem met satellieten
Om het probleem te begrijpen, moet u zich het volgende scenario voorstellen: u koopt een supercar. Hij beschikt over alle mogelijke moderne luxe, dankzij het gebruik van hoogwaardige materialen zoals titanium en carbon vezelversterkte epoxycomposieten aan zijn topmotor, die spint als de beste ter wereld duur katje. Alleen is er een addertje onder het gras. Hoewel de auto is gebouwd om lang mee te gaan, mag je er, zodra je hem van de verkoopkavel hebt gereden, niet meer repareren of er zelfs maar aan sleutelen. Niets. Nada. Ritssluiting. Het is niet eens mogelijk om hem naar het benzinestation te brengen als hij moet worden bijgetankt. Gek, toch? Zelfs de meest extravagante sportsterren, rappers of internationale wapenhandelaren zouden waarschijnlijk twee keer nadenken over die ‘deal’.
Verwant
- Nieuw ruimterecord gevestigd voor bemanning in baan om de aarde
- SpaceX zet de eerste batch krachtigere Starlink-satellieten in
- Elon Musk zegt dat SpaceX in maart uitkijkt naar de eerste orbitale test van de Starship-raket
Dit is volledig analoog aan de situatie waarin we ons bevinden met sommige van de hedendaagse satellieten. En met prijskaartjes die kunnen oplopen tot meer dan een miljard dollar, zorgen de huidige top-of-the-line satellieten ervoor dat Bugatti's en McLarens op een grote verandering lijken.
“Op de huidige manier waarop we ruimtevaartuigen besturen, worden ze gelanceerd en zijn ze [vervolgens] de rest van hun leven in wezen op zichzelf aangewezen”, zegt Joe Parrish, programmamanager voor DARPA’s Robotisch onderhoud van geosynchrone satellieten (RSGS) programma, vertelde Digital Trends. “Als er iets misgaat, of als de brandstof of een ander verbruiksartikel opraakt, is er geen andere methode om die ruimtevaartuigen te verbeteren – ook niet door middel van repareren of aanvullen of door nieuwe capaciteiten te plaatsen … dat kan misschien over 20 jaar zijn, wanneer de technologieën erop niet langer de beste zijn beschikbaar."
Dat is waar de oplossing van DARPA in het spel komt. “Met RSGS hebben we een ruimtevaartuig dat lijkt op een commerciële satelliet, maar er zijn twee robotarmen aan bevestigd,” zei Parrish. “En die robotarmen hebben verwisselbare gereedschappen die een verscheidenheid aan verschillende operaties mogelijk maken, waaronder het vastgrijpen op wat wij het ruimtevaartuig van de klant noemen [en het uitvoeren van reparatietaken].”
Deels robotklusjesman, deels sleepwagen
Als alles volgens plan verloopt, betekent dit dat het voor het eerst in de geschiedenis mogelijk is om ‘behendige manipulatie’-taken uit te voeren om satellieten in een geosynchrone baan te helpen fixeren. Het RSGS-ruimtevaartuig zal in een baan om de aarde blijven hangen totdat het in actie wordt gebracht. Vervolgens zal het naar het betreffende ‘klantruimtevaartuig’ navigeren, er autonoom aan vastgrijpen met behulp van machine vision A.I., en dan op pad gaan het uitvoeren van extern onderhoudswerk om de levensduur van die satelliet te verlengen, de veerkracht te vergroten en de betrouwbaarheid voor de toekomst te verbeteren activiteiten. Het kan zelfs worden gebruikt om op zichzelf staande ladingen te installeren.
De twee armen van RSGS zijn elk ongeveer 2 meter lang, ongeveer tweemaal zo lang als de arm van een volwassen mens. In plaats van een menselijke hand met vijf vingers, is hij uitgerust met een reeks verwisselbare gereedschappen die gespecialiseerd zijn in de taak die hij moet uitvoeren. Deze taken kunnen bestaan uit het hier en daar aanstoten van een vastzittende zonnepaneel of antenne.
Het zou zich zelfs kunnen vastgrijpen aan stervende satellieten en ze als een ‘soort sleepwagen’ in een baan om het kerkhof kunnen trekken, 300 kilometer boven de normale geostationaire baan. Dit zou satellietbedrijven in staat kunnen stellen de levensduur van hun ruimtevaartmiddelen met “nog een paar jaar” te verlengen, zei Parrish.
“Stel je voor dat het bevriest, ontdooit, bevriest, ontdooit, bevriest, ontdooit, keer op keer.”
“Wat er meestal gebeurt met geostationaire ruimtevaartuigen is dat ze geen brandstof meer hebben”, zei hij. “Dit is de brandstof die ze in positie houdt, zodat een satelliet die boven de Verenigde Staten of het Midden-Oosten is gestationeerd, of waar hij zijn werk ook doet, daar blijft. Daarvoor is jaarlijks een bepaalde hoeveelheid brandstof nodig die als drijfgas kan worden gebruikt. Uiteindelijk raken ze zonder brandstof, meestal 15 tot 20 jaar na hun leven. Vervolgens moeten ze worden weggegooid door naar een andere baan te gaan, uit de weg te gaan, zodat een ander ruimtevaartuig in een geosynchrone baan in die baangleuf kan komen.’
Om deze reden houden satellieten een extra beetje brandstof vast, waardoor ze deze laatste reis kunnen maken. In plaats daarvan zei Parrish dat RSGS zou kunnen worden gebruikt om de ter ziele gegane satellieten naar hun laatste rustplaats te transporteren nadat ze elke druppel brandstof voor het station hebben opgebruikt.
De uitdagingen van de ruimte
Niets van dit alles is vanzelfsprekend. Parrish legde enkele van de uitdagingen uit die gepaard gaan met het bouwen en lanceren van het eerste RSGS-ruimtevaartuig. Om te beginnen is de ruimte een behoorlijk onherbergzame omgeving. Zelfs vergeleken met sommige van de gevaarlijkere terreinen op aarde brengt een geostationaire baan een hele reeks nieuwe uitdagingen met zich mee.
"[Je] gaat van een temperatuur waarbij water kookt tot ruim onder een temperatuur waarbij water bevriest", zei hij. “Dat gebeurt heel vaak tijdens een missie. Stel je voor dat het bevriest, ontdooit, bevriest, ontdooit, bevriest, ontdooit, keer op keer. De extreme temperaturen zijn heel anders dan wat je in een laboratoriumomgeving tegenkomt.”
Er is ook het probleem van schade door atmosferische straling, terwijl het vacuüm van de ruimte betekent dat traditionele methoden voor het smeren van componenten zoals motoren en tandwielen eenvoudigweg niet zullen werken. Alle smeermiddelen die op conventionele robotarmen worden gebruikt, zouden in een oogwenk worden verdampt.
“In de praktijk blijkt dat mensen grote moeite hebben om robots met zoveel tijdsvertraging te telebedienen.”
Dan is er nog de uitdaging om het RSGS-ruimtevaartuig in een baan om de aarde te manoeuvreren. Satellieten zijn een heleboel dingen, maar één ding zijn ze niet: bijzonder wendbaar en in staat om rond te rijden als auto's op een snelweg. RSGS is echter geen gewone satelliet. “We hebben extra stuwraketten en extra brandstof bij ons, waardoor we veel wendbaarder zijn dan een typisch ruimtevaartuig”, legt Parrish uit.
De robot wordt bestuurd met behulp van een combinatie van autonome technologie en stapsgewijze, door mensen geprogrammeerde instructies. Plannen om gebruik te maken van afstandsbediening werden getorpedeerd door de vertraging bij het verzenden van instructies op 37.000 kilometer boven de aarde.
“Het blijkt in de praktijk dat mensen grote moeite hebben om robots met zoveel tijdsvertraging op afstand te besturen”, zegt Parrish. “Ze kunnen een kwart seconde vertraging verwerken vanaf het moment dat ze iets invoeren tot het moment dat ze de robot in die richting zien bewegen om het commando uit te voeren. Twee seconden lang zijn we niet meer in staat de robot te besturen.”
De lancering staat voor de deur
Momenteel is het team hard bezig met het bouwen van de robotarmen, naast het ontwikkelen van andere projectcomponenten zoals de verschillende grijpgereedschappen en ingebouwde camera's. De tests zullen eind volgend jaar of begin 2022 plaatsvinden. Daarna is het plan om de robotmonteur in 2023 in een baan om de aarde te brengen. “Dat klinkt voor sommigen misschien ver weg, maar voor mij als projectmanager ligt het om de hoek”, aldus Parrish.
Conceptvideo voor robotonderhoud van geosynchrone satellieten (RSGS).
Verwacht echter niet dat het eenzaam zal blijven. We hopen dat als de eerste RSGS succesvol is, er nog veel meer zullen voortkomen, zei hij.
Omdat er momenteel geen tekort is aan satellieten in een baan om de aarde, en er nog veel meer zullen worden gelanceerd in de nabije toekomst, is dit waarschijnlijk een robot die geen tekort aan werk heeft.
Aanbevelingen van de redactie
- Deze opmerkelijke vormveranderende robot zou op een dag naar Mars kunnen gaan
- Satellieten zoals Starlink van SpaceX verstoren Hubble-waarnemingen
- NASA's Lunar Flashlight-satelliet zal zijn geplande baan niet halen
- Grote NASA-satelliet valt na tientallen jaren in een baan om de aarde terug naar de aarde
- Kijk hoe een SpaceX-raket in 90 seconden naar een baan om de aarde raast en weer terug
