DARPA buduje robota-mechanika kosmicznego, który będzie naprawiał satelity na orbicie

DARPA, Agencja Zaawansowanych Projektów Badawczych w dziedzinie Obronności, odpowiedzialna za rozwój nowych technologii dla amerykańskiej armii, buduje nowy, zaawansowany technologicznie statek kosmiczny – i to uzbrojony. W erze Sił Kosmicznych i rosnące zagrożenia, takie jak satelity-łowcy-zabójcy, może to nie brzmieć zbyt zaskakująco. Ale nie rozumiesz. Nowy statek kosmiczny DARPA, który jest obecnie „w samym centrum”, jeśli chodzi o rozwój, jest uzbrojony. Podobnie jak w przypadku, ma ramiona. Podobnie jak te, których używasz do chwytania rzeczy.

Uzbrojone roboty nie są nowością. Mechaniczne ramiona robotów są coraz bardziej rozpowszechnione na Ziemi. Ramiona robotów są do tego przyzwyczajone przeprowadzić skomplikowaną operację I przerzucać burgery. Dołączane do pojazdów do eksploracji podmorskiej, były używane do badania zanurzonych wraków. Są do tego przyzwyczajeni

Otwórz drzwi, rozbroić bomby, I likwidację elektrowni jądrowych. Są cholernie wszechstronne. Ale przestrzeń to zupełnie inna sprawa.

Problem z satelitami

Aby zrozumieć problem, wyobraźmy sobie następujący scenariusz: kupujesz supersamochód. Oferuje wszelki możliwy nowoczesny luksus, poczynając od zastosowania najwyższej jakości materiałów, takich jak tytan i węgiel kompozytów epoksydowych wzmocnionych włóknami do najwyższej klasy silnika, który mruczy jak najbardziej na świecie drogi kotek. Tylko jest pewien haczyk. Chociaż samochód został zbudowany z myślą o trwałości, po zjechaniu z salonu nie wolno go już naprawiać ani nawet majstrować przy nim. Nic. Nada. Zamek błyskawiczny. Nie da się go nawet zawieźć na stację benzynową, kiedy trzeba go zatankować. Szalone, prawda? Nawet najbardziej ekstrawaganckie gwiazdy sportu, raperzy czy międzynarodowi handlarze bronią prawdopodobnie zastanowiliby się dwa razy nad tą „umową”.

Jest to całkowicie analogiczne do sytuacji, w której znajdujemy się w przypadku niektórych współczesnych satelitów. A przy cenach, które mogą przekroczyć miliard dolarów, dzisiejsze najwyższej klasy satelity sprawiają, że Bugattis i McLarens wyglądają jak drobnostka.

„Obecny sposób, w jaki obsługujemy statki kosmiczne, polega na tym, że są one wystrzeliwane, a następnie pozostają w zasadzie samodzielne przez resztę swojego życia” – Joe Parrish, kierownik programu DARPA Robotyczna obsługa satelitów geosynchronicznych (RSGS), powiedział Digital Trends. „Jeśli coś pójdzie nie tak lub jeśli skończy się paliwo lub inny materiał eksploatacyjny, nie ma innej metody na ulepszenie tych statków kosmicznych – albo w drodze naprawy, uzupełnienia lub wprowadzenia nowych możliwości… być może minie 20 lat, a stosowane w nich technologie nie będą już najlepsze dostępny."

Tutaj właśnie pojawia się rozwiązanie DARPA. „Dzięki RSGS mamy statek kosmiczny, który wygląda podobnie do komercyjnego satelity, ale ma na sobie dwa ramiona robota” – powiedział Parrish. „A te ramiona robotów mają wymienne narzędzia, które umożliwiają wykonywanie różnych operacji, w tym chwytanie tego, co nazywamy statkiem kosmicznym klienta [i wykonywanie zadań naprawczych]”.

Po części robotnik, po części laweta

Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, będzie to oznaczać, że po raz pierwszy w historii możliwe będzie wykonanie zadań „zręcznej manipulacji”, które pomogą w ustawieniu satelitów na orbicie geosynchronicznej. Sonda RSGS pozostanie na orbicie do czasu, aż zostanie wezwana do działania. Następnie nawiguje do danego „statku kosmicznego-klienta”, łączy się z nim autonomicznie za pomocą sztucznej inteligencji maszynowej, a następnie wyrusza w podróż. przeprowadzenie zewnętrznych prac konserwacyjnych w celu przedłużenia żywotności tego satelity, zwiększenia jego odporności i poprawy niezawodności na przyszłość operacje. Można go nawet wykorzystać do zainstalowania niezależnych ładunków.

Każde z ramion RSGS ma długość około 2 metrów, czyli około dwukrotnie większą niż ramię dorosłego człowieka. Zamiast pięciopalczastej dłoni przypominającej ludzką, jest wyposażona w szereg wymiennych narzędzi wyspecjalizowanych do dowolnego zadania, które ma wykonać. Zadania te mogą obejmować szturchanie zablokowanego układu słonecznego lub anteny tu i tam.

Mógłby nawet złapać umierające satelity i wciągnąć je niczym „coś w rodzaju lawety” na orbitę cmentarną 300 kilometrów nad normalną orbitą geostacjonarną. Mogłoby to pozwolić firmom satelitarnym przedłużyć żywotność swoich zasobów kosmicznych o „kolejne kilka lat” – powiedział Parrish.

„Zazwyczaj w przypadku geostacjonarnych statków kosmicznych kończy się tak zwane paliwo do utrzymywania stacji” – powiedział. „To jest paliwo, które utrzymuje je na miejscu, dzięki czemu satelita stacjonujący nad Stanami Zjednoczonymi, Bliskim Wschodem lub gdziekolwiek, gdzie wykonuje swoją pracę, pozostaje tam. Wymaga to corocznego wykorzystania określonej ilości paliwa jako paliwa. W końcu kończy im się paliwo, zwykle po 15–20 latach życia. Następnie należy je usunąć, przemieszczając się na inną orbitę, usuwając się z drogi, aby inny statek kosmiczny mógł wlecieć w tę szczelinę orbitalną na orbicie geosynchronicznej.

Z tego powodu satelity zatrzymują dodatkową porcję paliwa, co pozwala im odbyć ostatnią podróż. Zamiast tego Parrish powiedział, że RSGS można wykorzystać do transportu niedziałających satelitów do miejsca ich ostatecznego spoczynku po zużyciu ostatniej kropli paliwa potrzebnego do utrzymania stacji.

Wyzwania przestrzeni

Oczywiście nic z tego nie jest proste. Parrish wyjaśnił niektóre wyzwania związane z budową i wystrzeleniem pierwszego statku kosmicznego RSGS. Po pierwsze, kosmos jest cholernie niegościnnym środowiskiem. Nawet w porównaniu z niektórymi bardziej niebezpiecznymi terenami na Ziemi, orbita geostacjonarna niesie ze sobą mnóstwo nowych wyzwań.

„Przechodzisz z temperatury, w której woda zagotowałaby się, do temperatury znacznie niższej, która powoduje zamrożenie wody” – powiedział. „To zdarza się wiele, wiele razy podczas misji. Wyobraź sobie zamrażanie, rozmrażanie, zamrażanie, rozmrażanie, zamrażanie, rozmrażanie, w kółko. Ekstremalne temperatury znacznie różnią się od tych, które można spotkać w środowisku laboratoryjnym.

Dochodzi jeszcze kwestia uszkodzeń spowodowanych promieniowaniem atmosferycznym, a próżnia kosmiczna sprawia, że ​​tradycyjne metody smarowania elementów takich jak silniki i przekładnie po prostu nie sprawdzają się. Wszelkie smary stosowane w konwencjonalnych ramionach robotów zostaną natychmiast wygotowane.

Kolejnym wyzwaniem jest manewrowanie statkiem kosmicznym RSGS na orbicie. Satelity to wiele rzeczy, ale jedną z nich nie jest szczególnie zwinność i zdolność do śmigania jak samochody na autostradzie. RSGS nie jest jednak zwykłym satelitą. „Mamy dodatkowe silniki odrzutowe i dodatkowe paliwo, dzięki czemu jesteśmy znacznie bardziej zwrotni niż typowy statek kosmiczny” – wyjaśnił Parrish.

Sterowanie robotem odbywa się za pomocą technologii autonomicznej i instrukcji krok po kroku zaprogramowanych przez człowieka. Plany wykorzystania zdalnego sterowania zostały storpedowane przez opóźnienie w wysyłaniu instrukcji na wysokość 37 000 kilometrów nad Ziemią.

„W praktyce okazuje się, że ludziom bardzo trudno jest zdalnie sterować robotami przy tak dużym opóźnieniu” – powiedział Parrish. „Mogą sobie poradzić z ćwierćsekundowym opóźnieniem od chwili wprowadzenia czegoś do chwili, gdy zobaczą, że robot porusza się w tym kierunku, aby wykonać polecenie. Dwie sekundy pozbawiają nas możliwości sterowania robotem za pomocą joysticka”.

Premiera jest tuż za rogiem

Obecnie zespół ciężko pracuje nad budową ramion robota, a także opracowywaniem innych komponentów projektu, takich jak różne narzędzia chwytakowe i kamery pokładowe. Testy mają się odbyć pod koniec przyszłego roku lub na początku 2022 roku. Następnie planuje się wyniesienie robota-mechanika na orbitę w 2023 roku. „Niektórym może to wydawać się odległe, ale dla mnie, jako kierownika projektu, jest to tuż za rogiem” – powiedział Parrish.

Nie spodziewaj się jednak, że pozostanie samotny. Mamy nadzieję, że jeśli pierwszy RSGS zakończy się sukcesem, zaowocuje wieloma dodatkowymi, powiedział.

Biorąc pod uwagę, że obecnie na orbicie nie brakuje satelitów, a w najbliższej przyszłości ma zostać wystrzelonych wiele więcej, prawdopodobnie będzie to robot, któremu nie zabraknie pracy.

Zalecenia redaktorów

• Ten niezwykły, zmiennokształtny robot może pewnego dnia udać się na Marsa
• Satelity takie jak Starlink należący do SpaceX zakłócają obserwacje Hubble'a
• Satelita Lunar Flashlight NASA nie dotrze na planowaną orbitę
• Duży satelita NASA spada na Ziemię po kilkudziesięciu latach na orbicie
• Zobacz, jak rakieta SpaceX leci na orbitę i z powrotem w 90 sekund