DARPA izdeluje robotskega vesoljskega mehanika za popravljanje satelitov v orbiti

DARPA, Agencija za obrambne napredne raziskovalne projekte, ki je odgovorna za razvoj nastajajočih tehnologij za ameriško vojsko, izdeluje novo visokotehnološko vesoljsko plovilo - in je oboroženo. V dobi vesoljskih sil in rastoče grožnje, kot so sateliti lovci-morilci, to morda ne zveni preveč presenetljivo. Ampak ne razumete. Novo vesoljsko plovilo DARPA, ki je trenutno "v središču dogajanja", ko gre za razvoj, je oborožen. Kot v, ima roke. Kot tiste, ki jih uporabljate za grabljenje stvari.

Oboroženi roboti niso novost. Mehanske robotske roke so vse bolj razširjene tukaj na Zemlji. Robotske roke so bile navajene opraviti zapleteno operacijo in flip burgerje. Pritrjeni na podvodna raziskovalna vozila so jih uporabljali za raziskovanje potopljenih razbitin. Navajeni so bili odprta vrata, deaktivirati bombe, in razgradnja jedrskih elektrarn. So prekleto vsestranski. Toda prostor je povsem druga stvar.

Težave s sateliti

Da bi razumeli težavo, si predstavljajte ta scenarij: kupite superavto. Ima vso možno sodobno razkošje, od uporabe vrhunskih materialov, kot sta titan in ogljik z vlakni ojačenih epoksidnih kompozitov svojemu vrhunskemu motorju, ki brne kot najbolj na svetu draga mačka. Samo tukaj je ulov. Čeprav je bil avto narejen tako, da traja, ko ga odpeljete s prodajnega mesta, ga ne smete več popravljati ali celo poigravati z njim. nič. Nada. Zip. Niti ga ni mogoče peljati na bencinsko črpalko, ko ga je treba natočiti. Noro, kajne? Celo najbolj ekstravagantne športne zvezde, reperji ali mednarodni trgovci z orožjem bi verjetno dvakrat premislili o tem "poslu".

To je povsem podobno situaciji, v kateri smo z nekaterimi današnjimi sateliti. In s cenami, ki lahko presežejo milijardo dolarjev, so zaradi današnjih vrhunskih satelitov Bugattiji in McLarni videti kot drobiž.

"Trenutni način, na katerega upravljamo vesoljska plovila, jih izstrelimo in so [potem] v bistvu sami do konca življenja," Joe Parrish, vodja programa za DARPA Robotski servis geosinhronih satelitov (RSGS), je povedal za Digital Trends. »Če gre kaj narobe ali če jim zmanjka goriva ali drugega potrošnega materiala, ni druge metode za izboljšanje teh vesoljskih plovil – bodisi z popravilo ali dopolnitev ali z umestitvijo novih zmogljivosti... to bo morda čez 20 let, ko tehnologije na njih niso več najboljše na voljo.”

Tu nastopi rešitev DARPA. "Z RSGS imamo vesoljsko plovilo, ki je videti podobno komercialnemu satelitu, vendar ima na sebi dve robotski roki," je dejal Parrish. "In te robotske roke imajo zamenljiva orodja, ki omogočajo vrsto različnih operacij, ki vključujejo oprijem tega, čemur pravimo odjemalsko vesoljsko plovilo [in izvajanje popravil.]"

Delno robot mojster, delno avtovleka

Če bi šlo vse po načrtih, bo to pomenilo, da je prvič v zgodovini mogoče izvajati naloge "spretne manipulacije", da bi pomagali popraviti satelite v geosinhroni orbiti. Vesoljsko plovilo RSGS bo viselo v orbiti, dokler ne bo poklicano v akcijo. Nato bo navigiralo do zadevnega »odjemalskega vesoljskega plovila«, se nanj avtonomno zaskočilo s pomočjo AI strojnega vida in se nato lotilo izvajanje zunanjih vzdrževalnih del za podaljšanje življenjske dobe tega satelita, povečanje odpornosti in izboljšanje zanesljivosti za prihodnost operacije. Uporabili bi ga lahko celo za namestitev samostojnih tovorov.

Obe roki RSGS sta dolgi približno 2 metra, kar je približno dvakrat več od roke odraslega človeka. Namesto roke s petimi prsti v človeškem slogu je opremljen z nizom zamenljivih orodij, specializiranih za katero koli nalogo, ki naj bi jo opravljal. Te naloge lahko vključujejo sukanje zataknjenega sončnega niza ali antene sem ali tam.

Lahko se celo oprime umirajočih satelitov in jih kot "nekakšen vlečni tovornjak" potegne v pokopališko orbito 300 kilometrov nad običajno geostacionarno orbito. To bi lahko satelitskim podjetjem omogočilo, da podaljšajo življenjsko dobo svojih vesoljskih sredstev za "še nekaj let", je dejal Parrish.

"Z geostacionarnimi vesoljskimi plovili se običajno zgodi, da jim zmanjka tako imenovanega goriva za vzdrževanje postaje," je dejal. »To je gorivo, ki jih drži na položaju, tako da satelit, ki je nameščen nad Združenimi državami ali Bližnjim vzhodom ali kjerkoli že opravlja svoje delo, tam ostane. To vsako leto zahteva določeno količino goriva, ki se uporablja kot pogonsko gorivo. Sčasoma jim zmanjka goriva, običajno 15 do 20 let njihovega življenja. Potem naj bi se jih znebili tako, da se premaknejo v drugo orbito, se umaknejo s poti, tako da lahko drugo vesoljsko plovilo odide v to orbitalno režo v geosinhroni orbiti.«

Zaradi tega sateliti zadržijo dodatno količino goriva, ki jim omogoča to zadnjo pot. Namesto tega je Parrish dejal, da bi RSGS lahko uporabili za prevoz nedelujočih satelitov do njihovega zadnjega počivališča, potem ko porabijo vse do zadnje kapljice goriva za vzdrževanje postaje.

Izzivi vesolja

Nič od tega seveda ni preprosto. Parrish je pojasnil nekaj izzivov, ki obstajajo pri izdelavi in ​​izstrelitvi prvega vesoljskega plovila RSGS. Kot prvo, vesolje je presneto negostoljubno okolje. Tudi v primerjavi z nekaterimi bolj nevarnimi tereni na Zemlji prinaša geostacionarna orbita kopico novih izzivov.

"[Vi] greste od temperature, pri kateri bi voda zavrela, do precej nižje temperature, pri kateri bi voda zamrznila," je dejal. »To se zgodi veliko, velikokrat med misijo. Predstavljajte si zamrzovanje, odmrzovanje, zmrzovanje, odmrzovanje, zmrzovanje, odmrzovanje, znova in znova. Temperaturni ekstremi so zelo drugačni od tistih, s katerimi bi se srečali v laboratorijskem okolju.«

Obstaja tudi vprašanje škode zaradi atmosferskega sevanja, medtem ko vakuum v vesolju pomeni, da tradicionalne metode mazanja komponent, kot so motorji in zobniki, preprosto ne bodo delovale. Vsa maziva, uporabljena na običajnih robotskih rokah, bi v trenutku izvrela.

Potem je tu še izziv manevriranja vesoljskega plovila RSGS v orbiti. Sateliti so veliko stvari, a ena stvar ni, je posebno okretna in zmožna švigati naokoli kot avtomobili na avtocesti. Vendar RSGS ni navaden satelit. "Imamo dodatne potisnike in dodatno gorivo, zaradi česar smo veliko bolj manevrirani kot tipično vesoljsko plovilo," je pojasnil Parrish.

Robota upravljamo s kombinacijo avtonomne tehnologije in navodil, ki jih korak za korakom programira človek. Načrte za uporabo daljinskega upravljanja je porušil časovni zamik pri pošiljanju navodil 37.000 kilometrov nad Zemljo.

"V praksi se je izkazalo, da imajo ljudje velike težave pri upravljanju robotov na daljavo s tolikšno časovno zakasnitvijo," je dejal Parrish. »Zdržijo lahko četrtino sekunde časovnega zamika od trenutka, ko nekaj vnesejo, do trenutka, ko vidijo, da se robot premika v to smer, da izvede ukaz. Dve sekundi nas na nek način pripeljeta do tega, da ne bi mogli krmiliti robota.”

Izstrelitev je tik za vogalom

Trenutno ekipa trdo dela na izdelavi robotskih rok, poleg tega pa razvija druge komponente projekta, kot so različna prijemalna orodja in vgrajene kamere. Testiranje naj bi potekalo konec prihodnjega leta ali v začetku leta 2022. Po tem je načrt leta 2023 izstreliti robota mehanika v orbito. »Nekomu se to morda zdi daleč, a meni kot vodji projekta je tik za vogalom,« je dejal Parrish.

Vendar ne pričakujte, da bo ostalo osamljeno. Upamo, da če bo prvi RSGS uspešen, bo to povzročilo številne dodatne, je dejal.

Ker trenutno v orbiti ne manjka satelitov in jih bo v bližnji prihodnosti izstrelilo še veliko več, bo to verjetno en robot, ki mu ne bo manjkalo dela.

Priporočila urednikov

• Ta izjemen robot, ki spreminja obliko, bi se lahko nekega dne odpravil na Mars
• Sateliti, kot je SpaceX-ov Starlink, motijo ​​Hubblova opazovanja
• Nasin satelit Lunar Flashlight ne bo dosegel načrtovane orbite
• Velik Nasin satelit po desetletjih v orbiti pade nazaj na Zemljo
• Oglejte si raketo SpaceX, ki leti v orbito in nazaj v 90 sekundah