Roboti u orbiti mogli bi da pomognu u popravljanje i snabdevanje gorivom satelita u svemiru

Više od 20 godina, satelit Landsat 7 kružio je oko Zemlje svakih 99 minuta otprilike, snimajući slike skoro cele površine planete svakih 16 dana.

Mašine će uskoro moći da održavaju flotu malih svemirskih letelica koje kruže oko Zemlje

Jedan od mnogih koji su posmatrali promenu globusa, otkrio je topljenje glečera na Grenlandu, rast farmi škampa u Meksiku i stepen krčenja šuma u ​​Papui Novoj Gvineji. Ali nakon što je Landsat 7 ostao bez goriva, njegov korisni vek je praktično završio. U svemiru, redovno servisiranje nije bilo opcija. Sada, međutim, NASA ima potencijalno rešenje za takve oslabljene satelite. Za nekoliko godina, agencija planira da lansira robota u orbitu i manevriše njime na udaljenosti od Landsata 7. Robot će koristiti mehaničku ruku da ga uhvati i napuni gorivom. Ako bude uspešna, misija bi označila prekretnicu – prvi put bi satelit bio dopunjen gorivom u svemiru. A ova misija je samo jedan od brojnih planiranih javnih i privatnih poduhvata namenjenih upotrebi robota za popravku i poboljšanje satelita vrednih milijarde dolara u orbiti.

Na kraju, ovakvi napori bi mogli da dovedu do boljih i jeftinijih satelita koji smanjuju cenu interneta i mreže mobilnih telefona, daju bolje vremenske prognoze i daju poglede na planetarne promene i univerzum bez presedana. Oni bi čak mogli da omoguće novi talas izgradnje u orbiti, sa armijama robota koji prave satelite, svemirske stanice, pa čak i svemirske brodove za Mars. Trenutno u orbiti ima oko 4.852 radna satelita, koji igraju ključnu ulogu u komunikaciji, daljinskom detektovanju i drugim zadacima. Skoro svi su pokrenuti sa saznanjem da ako se nešto pokvari, nema načina da se to popravi. V

ećini satelita je takođe potrebno gorivo da bi povremeno prilagodili svoje orbite. Jednom kada ga nestane, oni mogu postati svemirsko smeće, dodajući ionako značajan tok otpada koji okružuje globus. Zamislite da idete da kupite automobil sutra, sa rezervoarom goriva koji ne možete da dopunite, nikada ništa ne možete da održavate ili popravite, a morate da ga koristite narednih 10 godina. To je upravo ono što smo radili sa satelitima. Da bi sateliti funkcionisali što je duže moguće, inženjeri ugrađuju redundantne sisteme i pakuju onoliko goriva koliko mogu da stave. Sav ovaj prekomerni inženjering doprinosi troškovima izgradnje i lansiranja satelita — savremeni komunikacioni satelit može koštati oko 500 miliona dolara. Gotovo sve konstrukcije i popravke koje su se do sada dešavale u svemiru oslanjale su se barem delimično na astronaute, uključujući popravke na svemirskom teleskopu Hubble i izgradnju Međunarodne svemirske stanice. Ali slanje ljudi u svemir je izuzetno skupo, tako da je poslednjih godina porastao napor da se razviju roboti koji će obavljati taj posao. U poslednjih nekoliko decenija, istraživači su napredovali ka tom cilju.

U NASA-inom demonstracionom projektu iz 2007. godine, par specijalno izgrađenih letelica pristao je u orbiti i preneo gorivo. Nedavno, 2020. godine, avio kompanija Northrop Grumman je uspešno lansirala dva „vozila za proširenje misije“, opremljena sopstvenim motorima i gorivom, koja su se pričvrstila za dva komercijalna satelita i pokrenula ih u nove orbite. Dve nove misije za koje se očekuje da će biti pokrenute ove decenije ići će korak dalje. U demonstracionim projektima će se koristiti poluautonomni roboti opremljeni mehaničkim rukama za dodavanje goriva satelitima u orbiti, pa čak i za jednostavne popravke. Sa svoje strane, Američka agencija za napredne istraživačke projekte (DARPA) finansira misiju čiji je cilj robotsko servisiranje geosinhronih satelita.

Ako uspe u demonstraciji zakazanoj za 2024. godinu, to će biti prvi put da je robotska letelica uspela da zgrabi satelit koji nije posebno dizajniran da se spoji sa njim. Pošto postojeći sateliti nikada nisu bili predviđeni za servisiranje, nedostaju im oznake, koje se nazivaju fiduciali, koje bi olakšale robotu da se vizuelno orijentiše sa satelitom u pokretu. Ne postoje učvršćenja dizajnirana da se robot drži. A delovi satelita koji strče, poput antena i solarnih panela, obično su previše krhki da bi ih uhvatili. Drugi problem je vremensko kašnjenje između robota i Zemlje. Za robota koji radi u geosinhronoj orbiti, oko 35.000 kilometara gore, obrada udaljenosti i signala stvara komunikacijsko kašnjenje od nekoliko sekundi između robota i njegovih kontrolora na Zemlji. Dakle, robot će morati sam da se nosi sa najvažnijim zadacima. Sa pozitivne strane, rad se može koristiti postojećim robotskim rukama u svemiru, uključujući dve koje se trenutno koriste na Međunarodnoj svemirskoj stanici.

Za demonstracionu misiju, inženjeri planiraju da izaberu jedan od hiljada starih, neaktivnih satelita „parkiranih“ u orbitama van puta. Robot bi uskladio orbite sa satelitom i manevrisao na oko 2 metra, koristeći kamere i laserski daljinomer. Kada je dovoljno blizu, robot bi koristio jednu od svoje dve ruke da se uhvati za aluminijumski prsten koji je prethodno pričvrstio satelit za lansirno vozilo. Druga robotska ruka bi mogla da pokrene solarne ćelije ili antene koje nisu uspele da se pravilno razviju – problem koji se dešava svake dve ili tri godine. I mogao bi da priključi nove instrumente na spoljašnjost satelita, kao što su moćniji predajnici, kamere ili antene. Nešto posle 2025. godine, NASA planira da lansira još ambicioznijeg robota –  On-orbit Servicing, Assembly, and Manufacturing 1 (Robot za servisiranje, montažu i proizvodnju 1 – OSAM-1) u orbiti bi prvo upravljao složenom operacijom dopunjavanja goriva postojećeg satelita. Tada bi pokazao da može da gradi potpuno nove strukture u svemiru.

Landsat 7 će biti prvi na OSAM-1-ovoj listi obaveza. Pokrenut 1999. godine od strane američkog Geološkog zavoda u nisku Zemljinu orbitu, visoku oko 700 kilometara, posao satelita su preuzeli napredniji sateliti. Ali to naučnicima nudi priliku da testiraju robotsko punjenje goriva. OSAM-1 će koristiti svoju robotsku ruku da preseče sloj izolacije, preseče dve žice i odvrne vijak pre nego što spoji crevo i ubaci 115 kilograma hidrazinskog goriva. Iako je popravka i servisiranje postojećih satelita najneposredniji cilj, montaža i proizvodnja u orbiti su potencijalno važniji na duži rok. OSAM-1, na primer, ima dodatnu misiju koja će nositi zasebnog robota nazvanog Space Infrastructure Dexterous Robot  (spretni robot svemirske infrastrukture – SPIDER), dizajniran da pokaže da može da sastavlja stvari u svemiru.

Prvi zadatak SPIDER-a biće da sastavi sedmodelnu antenu od 3 metra koju je nosio u orbitu. Koristeći proces sličan 3D štampanju, OSAM-1 će takođe imati za cilj da pokaže da može da gradi strukturne komponente od nule, stvarajući jake, ali lagane kompozitne grede od kalema od ugljeničnih vlakana i tekstila. Ovakvi snopovi mogu biti povezani da formiraju strukturne komponente satelita ili druge orbitalne strukture. Ako misije koje se sada planiraju uspeju, robotika bi mogla da otvori novu eru svemirske konstrukcije koja je danas nedostupna – skladišta goriva, operacije kosmičkog rudarstva, prostranije svemirske stanice za svemirski turizam, pa čak i svemirski brodovi za Mars konstruisani u orbiti.

Izvor: Arstechnica