Landsat-7 ma kłopoty. Około 438 mil powyżej minivan płynie wokół Ziemi co 16 dni. Od ponad 18 lat satelita rejestruje zdjęcia naszej ciągle zmieniającej się planety. Ale Landsat-7 kończy się paliwo.
powiązana zawartość
- Następny przystanek: stacje benzynowe w kosmosie
Gdyby to był statek związany z Ziemią, nie byłby to problem. Tankujemy wszystko - samoloty, pociągi i samochody. Ale w kosmosie to inna historia. Satelity odlatują setki, a nawet tysiące mil od Ziemi, pędząc z prędkością tysięcy mil na godzinę. Ta prędkość i odległość sprawiają, że operatorzy naziemni są w dużej mierze bezradni, jeśli coś pójdzie nie tak. Obejmuje to uzupełnianie paliwa: gdy satelity skończą się, zostają oddane na śmierć. Jedynymi wyjątkami są Hubble i Międzynarodowa Stacja Kosmiczna, które znajdują się na wystarczająco niskiej orbicie, aby można do nich dotrzeć promem i warte wysłania ludzi do serwisu.
Ale przy średniej cenie satelitów przekraczającej miliard dolarów, porzucenie jednostek po ich opróżnieniu jest kosztowne. Przyczynia się również do coraz większego problemu śmieci kosmicznych: te niegdyś przydatne przez człowieka obiekty stają się potencjalnie śmiertelnym zagrożeniem w kosmosie. „Nie robimy tego, ponieważ lubimy wyrzucać rzeczy, robimy to, ponieważ nie ma innej opcji”, mówi Benjamin Reed, zastępca kierownika projektu w dziale projektów satelitarnych NASA, grupy zdeterminowanej, aby zmienić sposób, w jaki badacze patrzą satelity.
Dział usług satelitarnych, mieszczący się w magazynie w Goddard Space Center w Greenbelt Maryland, pracuje nad rewolucyjnymi nowymi technologiami, które umożliwiłyby naprawę, tankowanie i modernizację satelitów na orbicie. Do tej pory moc obliczeniowa i technologia robotyki nie były wystarczająco zaawansowane, aby umożliwić ten trudny projekt.
Ściany przepastnego „epicentrum” SSPD, jak to nazywa Reed, są owinięte czarnym materiałem, aby naśladować ciemność przestrzeni podczas symulacji. Ramiona robotów, każda o długości pięciu lub więcej stóp, są przymocowane pod różnymi kątami na każdym stanowisku pracy w pomieszczeniu. Realistyczna replika Landsata-7 siedzi przy drzwiach, a dwa ramiona są skierowane w przeciwnych kierunkach, zamrożone w połowie gestu przed statkiem.
Te ramiona są częścią etapu rozwoju projektu o nazwie Restore-L - jednostki, która ma wystartować w kosmos latem 2020 roku, zaprojektowanej do tankowania satelitów na pustych przestrzeniach. Pierwszy cel: Landsat-7.
Tankowanie w kosmosie jest jednak znacznie bardziej skomplikowane, niż mogłoby się wydawać. Po pierwsze, jednostka musi dogonić satelitę, dokładnie dopasowując się do jego prędkości. „Jedna mila na godzinę wolniej i [Restore-L] nigdy jej nie złapie; jedna mila na godzinę szybciej, dzieją się złe rzeczy ”, mówi Reed, waląc pięściami w celu zademonstrowania zniszczenia, które nastąpi.
Kierowanie takim przedsięwzięciem z ziemi byłoby prawie niemożliwe. Wszelkie niewielkie opóźnienia w komunikacji ze strony operatorów naziemnych mogą doprowadzić do katastrofy. Dlatego Restore-L potrzebuje własnego mózgu, aby śledzić i obliczać trajektorię dołączenia do satelity.
Wejdź do Raven. Nieznacznie mniejsze niż skrzynia na mleko, to urządzenie ma trzy instrumenty optyczne: światło widzialne, podczerwień i tak zwany LIDAR, który wysyła lasery i zbiera rozproszone światło. Urządzenie podjechało do Międzynarodowej Stacji Kosmicznej w lutym ubiegłego roku i od tego czasu zostało przymocowane na zewnątrz stacji, śledząc ruch każdego przychodzącego i wychodzącego statku kosmicznego. Trzy czujniki pozwalają mu monitorować te obiekty we wszystkich warunkach oświetleniowych, wyjaśnia Ross Henry, główny badacz projektu Raven.
Raven zasadniczo pomaga zespołowi opracować „system autopilota”, mówi Henry. Może wykryć nadlatujący statek kosmiczny w odległości prawie 17 mil - są one widoczne na zdjęciu jako pojedynczy piksel. Następnie Raven używa czujników do śledzenia ruchu statku. Opierając się na wewnętrznym algorytmie, Raven może wypluć współrzędne, które szczegółowo określają położenie ciała w przestrzeni i jego orientację. W końcu czujniki podobne do Ravena zostaną włączone do Restore-L.
Podczas misji czujniki te przywrócą Restore-L blisko potrzebującego satelity. W przypadku naprawy Landsat-7 w grę wchodzą następnie ramiona robotyczne Restore-L, zaczepiające się o metalowy pierścień na spodzie satelity, który pierwotnie był używany do zabezpieczenia Landsata-7 na szczycie rakiety startowej.
Podobnie jak twoje ramię, ramiona robota mają trzy główne punkty ruchu - ramię, łokieć i nadgarstek, wyjaśnia Reed. Kamera umieszczona na jego nadgarstku pomaga śledzić jego położenie względem satelity i reagować na drobne zmiany, gdy para porusza się razem w przestrzeni z prędkością tysięcy mil na godzinę.
„To właśnie tutaj ćwiczymy” - mówi Reed, wskazując na kolejną replikę dna satelity siedzącego w odległym rogu magazynu. Dolny pierścień satelity jest odsłonięty, a kolejne ramię robota stoi nieruchomo przed urządzeniem. Aby ćwiczyć manewr, drugi robot wprawia satelitę w ruch splotu i tka, podczas gdy ramię robota chwyta go, kontynuując śledzenie jego ruchu.
„Teraz - i nie żartuję, kiedy to mówię - przychodzi łatwa część”, mówi Reed. „I to jest właśnie tankowanie.”
W tej „łatwej” części misji Restore-L użyje pięciu specjalnie zaprojektowanych narzędzi, aby uzyskać dostęp do zaworu paliwa. Musi odciąć izolację, usunąć drut blokujący na górnej pokrywie i odkręcić trzy różne nieprzepuszczalne zaślepki. Dwa kolejne specjalnie zaprojektowane narzędzia zostaną następnie wykorzystane do nakręcenia ramienia paliwowego na dyszę, napompowania paliwa pod ciśnieniem 250 funtów na cal kwadratowy ciśnienia i ponownego zaizolowania portu. Po zakończeniu tankowania przednia połowa dyszy oddziela się od ramienia wycofującego. Pozostawiono nowy port tankowania, który wymaga tylko dwóch narzędzi do wykonania manewru, co upraszcza wszystkie przyszłe misje tankowania.
Celem SSPD jest współpraca z innymi projektantami satelitów, aby pomóc wszystkim przyszłym satelitom w stanie tankować, włączając nowy projekt portu tankowania. „Teraz, gdy osiągnęliśmy punkt, w którym tankowanie można omówić z prostą miną, dlaczego nie zbudować naszych satelitów współpracować ”- mówi Reed. Mówi, że takie ulepszenia satelitarne są przyszłością branży. „Oczywiste jest, że większość firm to dostrzega i jest już zainteresowana współpracą serwisową”.
Zespół rozważa także załadowanie w przyszłości jednostek do tankowania wystarczającą ilością paliwa do obsługi wielu satelitów, takich jak mobilna stacja benzynowa w kosmosie. „Jeśli uda ci się tam dostać i przywrócić życie jednemu z tych satelitów o wartości miliarda dolarów przez kolejne pięć lub dziesięć lat, natychmiast odzyskasz swoje pieniądze” - mówi Henry. „Jeśli potrafisz zrobić pięć z nich, masz zmieniacz gier”.
W przyszłości zespół ma nadzieję, że inne jednostki, takie jak Restore-L, mogą pomóc w ulepszaniu lub serwisowaniu innych satelitów. Mówi Reed, że pracują nad czymś, co jest czasami nazywane pięcioma „R”: zdalna inspekcja, relokacja, tankowanie, naprawa i wymiana.
Pewnego dnia wyrzucone satelity to już przeszłość. Zdaniem Reeda, śmieciowanie satelitów było kiedyś koniecznością, ale teraz nowoczesne systemy są w stanie sprostać zadaniu. „Przemysł satelitarny nie jest zepsuty”, mówi. „Pokornie sugerujemy światu satelitarnemu, może być lepiej”.
Reed i Henry zaprezentują się na panelu podczas Future Con, trzydniowych uroczystości poświęconych nauce, technologii i rozrywce w Awesome Con w dniach 16-18 czerwca 2017 r. W Waszyngtonie. Weź udział, aby dowiedzieć się więcej o robotach w kosmosie, ale także dinozaurach na Antarktydzie, nanotechnologia w pracy i wieloświat!
