נאס"א שולחת תחנת דלק רובוטית לחלל

Landsat-7 בצרה. כ- 438 מיילים מעל, רוכסן המלאכה בגודל המיניוואן סביב כדור הארץ כל 16 יום. ובמשך 18 שנה, הלוויין תפס תמונות של הכוכב שלנו המשתנה ללא הרף. אבל לאזור הדלק 7 לאזל.

תוכן קשור

• התחנה הבאה: תחנות דלק בחלל

אם זו הייתה מלאכה שטוחה אדמה, זה לא היה נושא. אנחנו מתדלקים הכל - מטוסים, רכבות ורכבים. אבל למעלה בחלל, זה סיפור אחר. לוויינים עמלים במרחק מאות או אפילו אלפי מיילים מכדור הארץ, במהירות מופרעת באלפי מיילים לשעה. המהירות והמרחק הזה מותירים את מפעילי הקרקע ברובם חסרי אונים אם משהו משתבש. זה כולל תדלוק: ברגע שברגע לוויינים הגז הם מוותרים על הרוגים. היוצאים מן הכלל היחידים הם האבל ותחנת החלל הבינלאומית, שניהם במסלול נמוך מספיק כדי להגיע באמצעות הסעות ושווה לשלוח אנשים לשירות.

אבל עם תג המחיר הממוצע של לוויינים העולה על מיליארד דולר, הוצאת המלאכה ברגע שהם מכים ריק היא יקרה. זה גם תורם לבעיית זבל החלל ההולך וגדל: חפצים מעשה ידי אדם שהיו שימושיים בעבר הופכים למפגעים קטלניים בחלל. "אנחנו לא עושים את זה כי אנחנו אוהבים לזרוק דברים, אנחנו עושים את זה כי אין שום אפשרות אחרת", אומר בנימין ריד, סגן מנהל הפרויקטים של חטיבת פרויקטים לווייני שירות לוויינים של נאס"א, קבוצה שנחושה לשנות את הדרך בה החוקרים רואים לוויינים.

האגף לשירותי לוויין שוכן במחסן במרכז החלל גודארד בגרינבלד מרילנד, ופונה למען טכנולוגיות מהפכניות חדשות שיאפשרו לתקן, לתדלק ולשדרג לוויינים בזמן מסלול. עד כה, כוח המחשוב וטכנולוגיית הרובוטיקה לא היו מספיק מתוחכמים כדי לאפשר מאמץ מסובך זה.

קירות ה"מרכז המרכזי "המערבי של SSPD, כפי שקורא לקרוא לזה ריד, עטופים בבד שחור כדי לחקות את חושך החלל במהלך ריצות הדמיה. זרועות רובוטיות, באורך כל מטר וחצי, מחוברות בזוויות שונות בכל תחנת עבודה בחדר. העתק בגודל טבעי של Landsat-7 יושב ליד הדלת, ושתי זרועות מכוונות לכיוונים מנוגדים, מחווה אמצע קפואה מול כלי השיט.

הזרועות הללו הן חלק משלב הפיתוח לפרויקט שכונה Restore-L - מלאכה שנועדה לשגר לחלל בקיץ 2020, המיועדת לתדלק לוויינים הפועלים על ריק. היעד הראשון שלה: Landsat-7.

התדלוק בחלל, לעומת זאת, הוא הרבה יותר מסובך ממה שאפשר לחשוב. ראשית, על המלאכה להדביק את הלוויין ולהתאים בדיוק למהירות שלו. "קילומטר אחד לשעה איטי יותר ו- [Restore-L] לעולם לא יתפוס אותו; קילומטר אחד לשעה מהר יותר, דברים רעים [קורים], "אומר ריד ומכנס את אגרופיו כדי להפגין את ההרס שיגרם.

הכוונת מאמץ כזה מהקרקע תהיה כמעט בלתי אפשרית. עיכובים קלים בתקשורת מצד מפעילים מבוססי קרקע עלולים לגרום לקטסטרופה. אז Restore-L זקוק למוח משלו כדי לעקוב ולחשב את מסלול ההתקשרות שלו לחיבור לוויין.

היכנס לעורב. מכשיר זה, מעט קטן יותר מארגז חלב, כולל שלושה מכשירים אופטיים: אור גלוי, אינפרא אדום ומה שמכונה LIDAR, אשר שולח לייזרים ואוסף את האור המפוזר. המכשיר עלה לתחנת החלל הבינלאומית בפברואר האחרון ומאז הוא מחובר לחיצונית של התחנה, ומעקב אחר התנועה של כל חללית נכנסת ויוצאת. שלושת החיישנים מאפשרים לו לפקח על עצמים אלה בכל תנאי האור, מסביר רוס הנרי, החוקר הראשי של פרויקט רייבן.

רייבן בעצם עוזר לצוות לפתח "מערכת טייס אוטומטי", אומר הנרי. זה יכול לאתר חללית נכנסת במרחק של כמעט 17 מיילים משם - הם מופיעים כפיקסל בודד בתמונה. רייבן משתמש אז בחיישנים שלו כדי לעקוב אחר התנועה של כלי השיט. בהתבסס על אלגוריתם פנימי, רייבן יכול לירוק קואורדינטות המפרטות את מיקום הגוף הנכנס במרחב ואת האוריינטציה שלו. בסופו של דבר ישולבו חיישנים הדומים לשל רייבן ב- Restore-L.

במהלך משימתו, חיישנים אלה יקבלו את Restore-L קרוב לוויין הנדרש. במקרה של תיקון Landsat-7, נשקיו הרובוטיים של Restore-L היו נכנסים לפעולה ואז נועלים על טבעת מתכת בחלק התחתון של הלוויין, אשר שימשה במקור לאבטחת Landsat-7 לראש רקטת השיגור שלה.

כמו הזרוע שלך, לזרועות הרובוט שלוש נקודות תנועה עיקריות - כתף, מרפק ופרק כף היד, מסביר ריד. מצלמה הממוקמת ליד מפרק כף היד שלה עוזרת לה לעקוב אחר מיקומה ביחס ללוויין ולהגיב לשינויים זעירים ככל שהזוג עובר בחלל ביחד באלפי מיילים לשעה.

"זה מה שאנחנו מתאמנים כאן", אומר ריד ומחווה לעתק אחר של קרקעית הלוויין היושב בפינה הרחוקה של המחסן. הטבעת התחתונה של הלוויין יושבת חשופה וזרוע רובוטית נוספת עומדת ללא תנועה מול המכשיר. כדי לתרגל את התמרון, רובוט שני גורם לבוב התחתון של הלוויין לארוג בזמן שהזרוע הרובוטית מתקרבת אליו, ממשיכה לעקוב אחר תנועתו.

"עכשיו - ואני לא מתלוצץ כשאני אומר את זה - מגיע החלק הקל, " אומר ריד. "וזו התדלוק בפועל."

לחלק ה"קל "הזה של המשימה, Restore-L ישתמש בחמישה כלים שתוכננו במיוחד כדי לקבל גישה לשסתום הדלק. עליו לחתוך בידוד, להסיר חוט נעילה מעל המכסה העליון ולפרוק שלוש מכסי כיפוף שונים מפני דליפות. לאחר מכן ישמשו שני כלים שתוכננו במיוחד כדי להשחיל את זרוע התדלוק על הזרבובית, להזרים דלק מתחת ל -250 פאונד לאינץ 'מרובע ולחץ מחדש את הנמל. לאחר השלמת התדלוק, החלק הקדמי של הזרבובית נפרד מהזרוע הנסוגה. נותר מאחור נמל תדלוק חדש הדורש רק שימוש בשני כלים להשלמת התמרון, ופשט את כל משימות התדלוק העתידיות.

המטרה של SSPD היא לעבוד עם מעצבי לוויינים אחרים כדי לסייע להפוך את כל הלוויינים העתידיים המסוגלים לתדלק על ידי שילוב של עיצוב יציאת התדלוק החדשה. "עכשיו, כשהגענו למצב שאפשר לדון בתדלוק עם פנים ישרות, מדוע לא לבנות את הלוויינים שלנו להיות שיתופי פעולה, "אומר ריד. כוונון לוויני כזה הוא עתיד הענף, הוא אומר. "ברור שרוב החברות מכירות בכך וכבר מעוניינות בשירות שיתופי."

הצוות שוקל גם להעמיס מלאכות תדלוק עתידיות עם מספיק דלק לשירות לוויינים מרובים, כמו תחנת דלק ניידת בחלל. "אם אתה יכול לקום לשם ולהחזיר את חייו של אחד הלוויינים של מיליארד הדולר האלה עוד חמש או עשר שנים, אתה מיד החזר את הכסף שלך, " אומר הנרי. "אם אתה יכול לעשות חמישה כאלה, יש לך לעצמך מחליף משחק."

בעתיד, הצוות מקווה שמלאכות אחרות כמו Restore-L יכולות לעזור בשדרוג או שירות של לוויינים אחרים. הם פועלים למען מה שמכונה לפעמים חמשת ה- R, אומר ריד: בדיקה מרחוק, מעבר דירה, תדלוק, תיקון והחלפה.

יום אחד, לוויינים לזרוק יהיו נחלת העבר. לווייני זבל היו פעם הכרח, אומר ריד, אולם כעת מערכות מודרניות עומדות במשימה. "ענף הלוויין אינו שבור", הוא אומר. "אנו מציעים בהכנעה לעולם הלוויין, זה יכול להיות טוב יותר."

ריד והנרי יציגו בפאנל בכיכר העתיד קון, חגיגת מדע, טכנולוגיה ובידור לשלושה ימים בתוך Awesome Con בתאריכים 16-18 ביוני, 2017 בוושינגטון הבירה, השתתפו בכדי ללמוד עוד על רובוטים בחלל, אך גם על דינוזאורים. באנטארקטיקה, בננו-טכנולוגיה בעבודה, ובמגוון הרבים!