DARPA está construindo um mecânico espacial robótico para consertar satélites em órbita

A DARPA, Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa responsável pelo desenvolvimento de tecnologias emergentes para as forças armadas dos EUA, está construindo uma nova espaçonave de alta tecnologia – e está armada. Numa era de Força Espacial e ameaças crescentes como satélites caçadores-assassinos, isso pode não parecer muito surpreendente. Mas você está entendendo mal. A nova espaçonave da DARPA, atualmente “no meio de tudo” quando se trata de desenvolvimento, está armado. Tipo, tem braços. Como aqueles que você usa para pegar coisas.

Robôs armados não são novos. Os braços robóticos mecânicos estão cada vez mais difundidos aqui na Terra. Braços robóticos foram usados ​​para realizar cirurgia complexa e virar hambúrgueres. Anexados a veículos de exploração submarina, eles têm sido usados ​​para sondar destroços submersos. Eles estão acostumados

portas abertas, desarmar bombas, e desmantelar usinas nucleares. Eles são muito versáteis. Mas o espaço é outra questão completamente diferente.

O problema com os satélites

Para entender o problema, imagine este cenário: você compra um supercarro. Tem todo o luxo moderno possível, desde o uso de materiais premium como titânio e carbono compostos epóxi reforçados com fibra ao seu motor topo de linha, que ronrona como o mais potente do mundo gatinho caro. Só que há um problema. Embora o carro tenha sido construído para durar, depois de retirá-lo do lote de vendas, você não poderá mais consertá-lo ou mesmo consertá-lo. Nada. Nada. Fecho eclair. Nem é possível levá-lo ao posto de gasolina quando precisa ser reabastecido. Louco, certo? Mesmo as mais extravagantes estrelas do desporto, rappers ou traficantes internacionais de armas provavelmente pensariam duas vezes sobre esse “acordo”.

Isto é totalmente análogo à situação em que nos encontramos com alguns dos satélites atuais. E com preços que podem ultrapassar um bilhão de dólares, os satélites top de linha de hoje fazem Bugattis e McLarens parecerem trocos.

“Da maneira atual como operamos as espaçonaves, elas são lançadas e ficam essencialmente sozinhas pelo resto de suas vidas”, Joe Parrish, gerente de programa da DARPA. Manutenção Robótica de Satélites Geossíncronos (RSGS), disse à Digital Trends. “Se algo der errado, ou se ficarem sem combustível ou algum outro consumível, não há outro método para melhorar essas espaçonaves – seja por meio de reparo ou reabastecimento ou colocação de novas capacidades… isso talvez possa acontecer daqui a 20 anos, onde as tecnologias nelas contidas não são mais as melhores disponível."

É aí que entra a solução da DARPA. “Com o RSGS, temos uma espaçonave que se parece com um satélite comercial, mas possui dois braços robóticos”, disse Parrish. “E esses braços robóticos possuem ferramentas intercambiáveis ​​que permitem uma variedade de operações diferentes, que incluem agarrar o que chamamos de espaçonave cliente [e realizar tarefas de reparo]”.

Parte robô faz-tudo, parte caminhão de reboque

Se tudo correr conforme o planeado, isso significará que, pela primeira vez na história, será possível realizar tarefas de “manipulação hábil” para ajudar a fixar satélites em órbita geossíncrona. A espaçonave RSGS permanecerá em órbita até ser acionada. Em seguida, ele navegará até a “nave espacial cliente” em questão, travará nela de forma autônoma usando IA de visão de máquina e, em seguida, iniciará realizar trabalhos de manutenção externos para prolongar a vida útil desse satélite, aumentar a resiliência e melhorar a confiabilidade para o futuro operações. Pode até ser usado para instalar cargas independentes.

Os dois braços do RSGS têm aproximadamente 2 metros de comprimento cada, cerca de duas vezes o comprimento de um braço humano adulto. No lugar de uma mão de estilo humano com cinco dedos, ele é equipado com uma série de ferramentas intercambiáveis ​​especializadas para qualquer tarefa que deva realizar. Essas tarefas podem envolver empurrar um painel solar ou antena preso aqui ou ali.

Poderia até agarrar-se a satélites moribundos e puxá-los, como uma “espécie de camião de reboque”, para uma órbita cemitério 300 quilómetros acima da órbita geoestacionária normal. Isto poderia permitir que as empresas de satélite prolongassem a vida útil dos seus ativos espaciais por “mais alguns anos”, disse Parrish.

“Normalmente, o que acontece com as espaçonaves geoestacionárias é que elas ficam sem o chamado combustível de manutenção da estação”, disse ele. “Este é o combustível que os mantém em posição, para que um satélite que esteja estacionado sobre os Estados Unidos ou sobre o Médio Oriente ou onde quer que esteja a fazer o seu trabalho permaneça lá. Isso requer uma certa quantidade de combustível todos os anos para ser usada como propelente. Eventualmente, eles ficam sem combustível, geralmente após 15 a 20 anos de vida. Então eles deveriam ser descartados movendo-se para uma órbita diferente, saindo do caminho para que outra espaçonave possa entrar naquele slot orbital em órbita geossíncrona.”

Por esta razão, os satélites retêm um pouco mais de combustível, permitindo-lhes fazer esta viagem final. Em vez disso, Parrish disse que o RSGS poderia ser usado para transportar os satélites extintos para o seu local de descanso final depois de esgotarem até a última gota de combustível de manutenção da estação.

Os desafios do espaço

Nada disso é simples, é claro. Parrish explicou alguns dos desafios existentes na construção e lançamento da primeira espaçonave RSGS. Por um lado, o espaço é um ambiente bastante inóspito. Mesmo em comparação com alguns dos terrenos mais perigosos da Terra, a órbita geoestacionária apresenta uma série de novos desafios.

“[Você] passa de uma temperatura que ferveria a água para bem abaixo de uma temperatura que congelaria a água”, disse ele. “Isso acontece muitas e muitas vezes durante uma missão. Imagine congelar, descongelar, congelar, descongelar, congelar, descongelar, uma e outra vez. Os extremos de temperatura são muito diferentes daqueles que você encontraria em um ambiente de laboratório.”

Há também a questão dos danos causados ​​pela radiação atmosférica, enquanto o vácuo do espaço significa que os métodos tradicionais de lubrificação de componentes como motores e engrenagens simplesmente não funcionam. Quaisquer lubrificantes usados ​​nos braços robóticos convencionais seriam evaporados em um instante.

Depois, há o desafio de manobrar a espaçonave RSGS em órbita. Os satélites são muitas coisas, mas uma coisa que eles não são é particularmente ágil e capaz de girar como carros em uma rodovia. No entanto, o RSGS não é um satélite comum. “Carregamos propulsores adicionais e combustível adicional que nos torna muito mais manobráveis ​​do que uma nave espacial típica”, explicou Parrish.

O robô é controlado usando uma combinação de tecnologia autônoma e instruções passo a passo programadas por humanos. Os planos para empregar o controle remoto foram torpedeados pelo atraso no envio de instruções a 37.000 quilômetros acima da Terra.

“Acontece que, na prática, os humanos têm grande dificuldade em teleoperar robôs com esse atraso”, disse Parrish. “Eles podem lidar com um quarto de segundo de atraso desde o momento em que inserem algo até o momento em que veem o robô se movendo naquela direção para executar o comando. Dois segundos meio que nos impedem de controlar o robô.”

O lançamento está chegando

Atualmente, a equipe está trabalhando arduamente na construção dos braços do robô, além de desenvolver outros componentes do projeto, como as diversas ferramentas de pinça e câmeras integradas. Os testes estão planejados para ocorrer no final do próximo ano ou no início de 2022. Depois disso, o plano é lançar o robô mecânico em órbita em 2023. “Isso pode parecer distante para alguns, mas para mim, como gerente de projeto, está chegando”, disse Parrish.

Não espere que ele permaneça solitário, no entanto. Esperamos que, se o primeiro RSGS for bem-sucedido, isso gerará vários outros, disse ele.

Com não falta de satélites atualmente em órbita e muitos mais para lançar num futuro próximo, este provavelmente será um robô que não terá falta de trabalho disponível.

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