DARPA construiește un robot spațial mecanic pentru a repara sateliții pe orbită

DARPA, Agenția pentru Proiecte de Cercetare Avansată pentru Apărare, care este responsabilă pentru dezvoltarea tehnologiilor emergente pentru armata SUA, construiește o nouă navă spațială de înaltă tehnologie - și este înarmată. Într-o epocă a Forței Spațiale și amenințări în creștere precum sateliții vânători-ucigași, acest lucru s-ar putea să nu sune prea surprinzător. Dar înțelegi greșit. Noua navă spațială a DARPA, în prezent „în plin” când vine vorba de dezvoltare, este armat. Ca și în, are brațe. La fel ca cele pe care le folosești pentru a prinde lucruri.

Roboții înarmați nu sunt noi. Brațele robotizate mecanice sunt din ce în ce mai răspândite aici pe Pământ. Brațele robotului au fost obișnuite efectuează o intervenție chirurgicală complexă și flip burgeri. Atașate vehiculelor de explorare submarină, au fost folosite pentru a sonda epavele scufundate. S-au obișnuit

usi deschise, dezamorsează bombele, și dezafectarea centralelor nucleare. Sunt destul de versatili. Dar spațiul este cu totul altă chestiune.

Problema cu sateliții

Pentru a înțelege problema, imaginați-vă acest scenariu: cumpărați un supermașină. Are tot luxul modern posibil, din utilizarea materialelor premium precum titanul și carbonul compozite epoxidice armate cu fibre la motorul său de vârf, care toarcă ca cel mai bun din lume pisoi scump. Numai că există o captură. Deși mașina a fost construită pentru a rezista, odată ce ați scos-o din terenul de vânzare, nu mai aveți voie să o reparați sau chiar să o reparați. Nimic. Nada. Zip. Nici măcar nu este posibil să-l duci la benzinărie când trebuie alimentat. Nebun, nu? Chiar și cele mai extravagante vedete ale sportului, rapperi sau traficanți internaționali de arme s-ar gândi probabil de două ori la acea „afacere”.

Acest lucru este complet analog cu situația în care ne aflăm cu unii dintre sateliții de astăzi. Și cu etichete de preț care pot depăși un miliard de dolari, sateliții de top din ziua de azi fac ca Bugattis și McLarens să arate ca o schimbare nebunească.

„Modul actual în care operăm navele spațiale, sunt lansate și sunt, în esență, singure pentru tot restul vieții”, Joe Parrish, manager de program pentru DARPA. Deservirea robotică a sateliților geosincroni (RSGS), a declarat pentru Digital Trends. „Dacă ceva nu merge bine sau dacă rămâne fără combustibil sau alt consumabil, nu există altă metodă de a îmbunătăți acele nave spațiale – fie prin intermediul repararea sau completarea sau prin plasarea de noi capabilități... care poate fi după 20 de ani, acolo unde tehnologiile de pe ele nu mai sunt cele mai bune disponibil."

Acolo intră în joc soluția DARPA. „Cu RSGS, avem o navă spațială care arată similar cu un satelit comercial, dar are două brațe robotice pe ea”, a spus Parrish. „Și acele brațe robot au instrumente interschimbabile care permit o varietate de operațiuni diferite, care includ apucarea de ceea ce numim nava spațială client [și efectuarea sarcinilor de reparații.]”

Parțial robot de mână, parțial camion de remorcare

Dacă totul merge conform planului, va însemna că, pentru prima dată în istorie, este posibil să se efectueze sarcini de „manipulare cu dibăcie” pentru a ajuta la repararea sateliților pe orbită geosincronă. Nava spațială RSGS va rămâne pe orbită până când va fi pusă în acțiune. Apoi va naviga la „nava spațială client” în cauză, se va fixa pe ea în mod autonom utilizând inteligența artificială cu viziune artificială și apoi va porni efectuarea de lucrări de întreținere externă pentru a prelungi durata de viață a acelui satelit, a spori rezistența și a îmbunătăți fiabilitatea pentru viitor operațiuni. Ar putea fi folosit chiar și pentru a instala încărcături utile autonome.

Cele două brațe ale RSGS au fiecare aproximativ 2 metri lungime, aproximativ de două ori lungimea unui braț uman adult. În locul unei mâini cu cinci degete, în stil uman, este echipat cu o serie de instrumente interschimbabile specializate pentru orice sarcină pe care ar trebui să o îndeplinească. Aceste sarcini ar putea implica deplasarea unui panou solar sau a unei antene blocate aici sau acolo.

Ar putea chiar să se apuce de sateliți pe moarte și să-i tragă, ca un „fel de camion de remorcare”, pe orbita cimitirului la 300 de kilometri deasupra orbita geostaționară normală. Acest lucru ar putea permite companiilor prin satelit să prelungească durata de viață a activelor lor spațiale cu „încă câțiva ani”, a spus Parrish.

„De obicei, ceea ce se întâmplă cu navele spațiale geostaționare este că rămân fără ceea ce se numește combustibil pentru menținerea stației”, a spus el. „Acesta este combustibilul care îi menține în poziție, astfel încât un satelit care este staționat deasupra Statelor Unite sau Orientului Mijlociu sau oriunde își face treaba rămâne acolo. Aceasta necesită o anumită cantitate de combustibil în fiecare an pentru a fi folosită ca propulsor. În cele din urmă, rămân fără combustibil, de obicei, după 15 până la 20 de ani de viață. Apoi ar trebui să fie eliminate trecând pe o orbită diferită, deplasându-se din drum, astfel încât o altă navă spațială să poată intra în acel slot orbital pe orbită geosincronă.”

Din acest motiv, sateliții rețin o cantitate suplimentară de combustibil, permițându-le să facă această călătorie finală. În schimb, Parrish a spus că RSGS ar putea fi folosit pentru a transporta sateliții dispăruți la locul lor final de odihnă, după ce aceștia consumă până la ultima picătură de combustibil pentru păstrarea stației.

Provocările spațiului

Nimic din toate acestea nu este simplu, desigur. Parrish a explicat unele dintre provocările care există în construirea și lansarea primei nave spațiale RSGS. În primul rând, spațiul este un mediu al naibii de neospitalier. Chiar și în comparație cu unele dintre cele mai periculoase terenuri de pe Pământ, orbita geostaționară vine cu o serie de noi provocări.

„[Tu] treci de la o temperatură care ar fierbe apa la mult sub o temperatură care ar îngheța apa”, a spus el. „Asta se întâmplă de multe, de multe ori pe parcursul unei misiuni. Imaginați-vă că înghețați, dezghețați, înghețați, dezghețați, înghețați, dezghețați, iar și iar. Temperaturile extreme sunt foarte diferite de cele pe care le-ați întâlni într-un mediu de laborator.”

Există, de asemenea, problema daunelor cauzate de radiațiile atmosferice, în timp ce vidul spațiului înseamnă că metodele tradiționale de lubrifiere a componentelor, cum ar fi motoarele și angrenajele, pur și simplu nu vor funcționa. Orice lubrifianți utilizați pe brațele robotului convenționale ar fi îndepărtați într-o clipă.

Apoi mai este provocarea de a manevra nava spațială RSGS pe orbită. Sateliții sunt o mulțime de lucruri, dar un lucru care nu sunt este deosebit de agile și capabili să se deplaseze ca mașinile pe o autostradă. Cu toate acestea, RSGS nu este un satelit obișnuit. „Avem propulsoare suplimentare și combustibil suplimentar care ne face mult mai manevrabili decât o navă spațială tipică”, a explicat Parrish.

Robotul este controlat folosind o combinație de tehnologie autonomă și instrucțiuni pas cu pas, programate de om. Planurile de utilizare a telecomenzii au fost torpilate de întârzierea în trimiterea instrucțiunilor la 37.000 de kilometri deasupra Pământului.

„În practică, se dovedește că oamenii întâmpină mari dificultăți în teleoperarea roboților cu această perioadă de întârziere”, a spus Parrish. „Ei pot gestiona un sfert de secundă de întârziere de la momentul în care introduc ceva până la momentul în care văd robotul mișcându-se în acea direcție pentru a executa comanda. Două secunde ne fac să nu mai putem folosi robotul cu joystick.”

Lansarea este chiar după colț

În prezent, echipa lucrează din greu la construirea brațelor robotului, pe lângă dezvoltarea altor componente ale proiectului, cum ar fi diferitele instrumente de prindere și camerele de la bord. Testarea este planificată să aibă loc la sfârșitul anului viitor sau la începutul lui 2022. După aceea, planul este de a lansa mecanicul robotului pe orbită în 2023. „Poate suna departe pentru unii, dar pentru mine, în calitate de manager de proiect, este chiar după colț”, a spus Parrish.

Totuși, nu vă așteptați să rămână singur. Sperăm că, dacă primul RSGS va avea succes, acesta va genera numeroase altele, a spus el.

Fără lipsă de sateliți în prezent pe orbită și multe altele de lansat în viitorul apropiat, acesta va fi probabil un robot care nu are lipsă de muncă disponibilă.

Recomandările editorilor

• Acest robot remarcabil care își schimbă forma ar putea într-o zi să se îndrepte spre Marte
• Sateliți precum Starlink de la SpaceX perturbă observațiile Hubble
• Satelitul Lunar Lanterna al NASA nu va ajunge pe orbita planificată
• Satelitul mare de la NASA cade înapoi pe Pământ după decenii pe orbită
• Urmăriți o rachetă SpaceX urcând pe orbită și înapoi în 90 de secunde