Το Landsat-7 έχει πρόβλημα. Περίπου 438 μίλια πάνω, τα φορτηγά μεγέθους minivan γύρω από τη Γη κάθε 16 ημέρες. Και εδώ και πάνω από 18 χρόνια, ο δορυφόρος έχει καταγράψει εικόνες του συνεχώς μεταβαλλόμενου πλανήτη μας. Αλλά το Landsat-7 εξαντλεί τα καύσιμα.
σχετικό περιεχόμενο
- Επόμενη στάση: Σταθμοί φυσικού αερίου στο διάστημα
Αν πρόκειται για σκάφος που συνδέεται με τη Γη, αυτό δεν θα ήταν ένα ζήτημα. Εφοδιάζουμε τα πάντα - αεροπλάνα, τρένα και αυτοκίνητα. Αλλά στο διάστημα, είναι μια διαφορετική ιστορία. Οι δορυφόροι απομακρύνονται εκατοντάδες ή και χιλιάδες μίλια από τη Γη, επιταχύνοντας κατά χιλιάδες μίλια την ώρα. Αυτή η ταχύτητα και η απόσταση αφήνουν τους χειριστές εδάφους σε μεγάλο βαθμό ανήμποροι αν κάτι πάει στραβά. Αυτό περιλαμβάνει τον ανεφοδιασμό καυσίμου: Μόλις οι δορυφόροι εξαντληθούν με αέριο, παραιτούνται για νεκροί. Οι μοναδικές εξαιρέσεις είναι ο Χάμπλ και ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός, οι οποίοι είναι σε αρκετά χαμηλή τροχιά για να προσεγγιστούν μέσω λεωφορείου και αξίζει να στείλουν άτομα για εξυπηρέτηση.
Αλλά με τη μέση τιμή των δορυφόρων που φτάνει το ένα δισεκατομμύριο δολάρια, η απόσπαση των βιοτεχνιών μόλις χτυπήσουν άδεια είναι δαπανηρή. Συμβάλλει επίσης στο συνεχώς αυξανόμενο πρόβλημα ανεπάρκειας χώρου: Αυτά τα χρήσιμα από τη στιγμή αυτή τεχνητά αντικείμενα αποτελούν δυνητικά θανατηφόρους κινδύνους στο διάστημα. "Δεν το κάνουμε επειδή μας αρέσει να πετάμε τα πράγματα, το κάνουμε επειδή δεν υπάρχει άλλη επιλογή", λέει ο Benjamin Reed, αναπληρωτής διευθυντής έργου για το τμήμα δορυφορικής εξυπηρέτησης της NASA, μια ομάδα αποφασισμένη να αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο οι ερευνητές βλέπουν δορυφόρους.
Στεγασμένο σε αποθήκη στο Spacedad Goddard στο Greenbelt Maryland, η υπηρεσία δορυφορικών υπηρεσιών εξυπηρέτησης εργάζεται προς την κατεύθυνση επαναστατικών νέων τεχνολογιών που θα επιτρέψουν την επισκευή, ανεφοδιασμό και αναβάθμιση των δορυφόρων ενώ βρίσκονται σε τροχιά. Μέχρι τώρα, η τεχνολογία υπολογιστικής ισχύος και η ρομποτική τεχνολογία δεν ήταν αρκετά εξεζητημένες ώστε να καταστήσουν δυνατή αυτή τη δύσκολη προσπάθεια.
Τα τοιχώματα του σπηλαιώδους "επίκεντρου" του SSPD, όπως το ονομάζει ο Reed, είναι τυλιγμένα σε μαύρο πανί για να μιμηθούν το σκοτάδι του χώρου κατά τη διάρκεια των δοκιμών προσομοίωσης. Ρομποτικά όπλα, κάθε πέντε ή περισσότερα πόδια, είναι τοποθετημένα σε διάφορες γωνίες σε κάθε σταθμό εργασίας στο δωμάτιο. Ένα ρεπλίκα Life-size του Landsat-7 κάθεται δίπλα στην πόρτα και δύο χέρια στρέφονται προς αντίθετες κατευθύνσεις, παγωμένη μεσαία χειρονομία μπροστά από το σκάφος.
Αυτά τα όπλα είναι μέρος του σταδίου ανάπτυξης ενός έργου που ονομάζεται Restore-L-ένα σκάφος που προορίζεται να ξεκινήσει στο διάστημα το καλοκαίρι του 2020, σχεδιασμένο για να ανεφοδιάζει τους δορυφόρους που κινούνται με κενά. Ο πρώτος στόχος του: Landsat-7.
Ο ανεφοδιασμός στο διάστημα, ωστόσο, είναι πολύ πιο περίπλοκος από ό, τι νομίζετε. Πρώτον, το σκάφος πρέπει να προλάβει τον δορυφόρο, ακριβώς που ταιριάζει με την ταχύτητά του. "Ένα μίλι ανά ώρα πιο αργό και το [Restore-L] δεν θα το πιάσει ποτέ. ένα μίλι ανά ώρα ταχύτερα, κακά πράγματα [συμβαίνουν] », λέει ο Reed, χτυπώντας τις γροθιές του μαζί για να αποδείξει την καταστροφή που θα προκύψει.
Η διεύθυνση μιας τέτοιας προσπάθειας από το έδαφος θα ήταν σχεδόν αδύνατη. Οποιεσδήποτε μικρές καθυστερήσεις επικοινωνίας από φορείς εδάφους θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε καταστροφή. Έτσι, το Restore-L χρειάζεται έναν δικό του εγκεφάλου για να εντοπίσει και να υπολογίσει την τροχιά του για να συνδεθεί με τον δορυφόρο.
Εισάγετε το Raven. Λίγο μικρότερο από ένα κιβώτιο γάλακτος, η συσκευή διαθέτει τρία οπτικά όργανα: ορατό φως, υπέρυθρο και αυτό που είναι γνωστό ως LIDAR, το οποίο στέλνει λέιζερ και συλλέγει το διάσπαρτο φως. Η συσκευή φτάνει μέχρι τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό τον περασμένο Φεβρουάριο και από τότε έχει συνδεθεί με το εξωτερικό του σταθμού, παρακολουθώντας την κίνηση οποιουδήποτε εισερχόμενου και εξερχόμενου διαστημικού οχήματος. Οι τρεις αισθητήρες του επιτρέπουν να παρακολουθεί αυτά τα αντικείμενα κάτω από όλες τις συνθήκες φωτισμού, εξηγεί ο Ross Henry, ο επικεφαλής ερευνητής του έργου Raven.
Το Raven βοηθά ουσιαστικά την ομάδα να αναπτύξει ένα "σύστημα αυτόματου πιλότου", λέει ο Henry. Μπορεί να εντοπίσει τα εισερχόμενα διαστημόπλοια σε σχεδόν 17 μίλια μακριά - εμφανίζονται ως ένα εικονοστοιχείο σε μια εικόνα. Το Raven χρησιμοποιεί τους αισθητήρες του για να παρακολουθήσει την κίνηση του σκάφους. Με βάση έναν εσωτερικό αλγόριθμο, το Raven μπορεί να εκτοξεύσει συντεταγμένες που αναλύουν τη θέση του εισερχόμενου σώματος στο διάστημα και τον προσανατολισμό του. Τελικά οι αισθητήρες παρόμοιοι με τους Raven θα ενσωματωθούν στο Restore-L.
Κατά τη διάρκεια της αποστολής του, αυτοί οι αισθητήρες θα πάρουν το Restore-L κοντά στον δορυφόρο που έχει ανάγκη. Στην περίπτωση της επισκευής Landsat-7, οι ρομποτικοί βραχίονες της Restore-L θα έμπαιναν στο παιχνίδι και θα μπει σε ένα μεταλλικό δακτύλιο στο κάτω μέρος του δορυφόρου, το οποίο αρχικά χρησιμοποιήθηκε για να εξασφαλίσει το Landsat-7 στην κορυφή του πυραύλου εκτόξευσης.
Όπως το χέρι σας, οι βραχίονες ρομπότ έχουν τρία κύρια σημεία κίνησης - τον ώμο, τον αγκώνα και τον καρπό, εξηγεί ο Reed. Μια φωτογραφική μηχανή που βρίσκεται στον καρπό της βοηθά να εντοπίζει τη θέση της σε σχέση με τον δορυφόρο και να ανταποκρίνεται σε μικροσκοπικές αλλαγές καθώς η ταχύτητα των ζευγών μέσα στο διάστημα μαζί σε χιλιάδες μίλια ανά ώρα.
"Αυτό είναι που ασκούμε πίσω εδώ", λέει ο Reed, χειρονομώντας σε ένα άλλο αντίγραφο του κατώτατου δορυφόρου που βρίσκεται στην άκρη της αποθήκης. Ο κάτω δακτύλιος του δορυφόρου βρίσκεται εκτεθειμένος και ένας άλλος ρομποτικός βραχίονας βρίσκεται ακίνητος μπροστά από τη συσκευή. Για να ασκήσει τον ελιγμό, ένα δεύτερο ρομπότ κάνει τον δορυφόρο πυθμένα και βγάζει, ενώ ο ρομποτικός βραχίονας το τοποθετεί, συνεχίζοντας να παρακολουθεί την κίνηση του.
"Τώρα - και δεν αστειεύομαι όταν το λέω αυτό - έρχεται το εύκολο κομμάτι", λέει ο Reed. "Και αυτό είναι ο πραγματικός ανεφοδιασμός."
Για αυτό το "εύκολο" μέρος της αποστολής, το Restore-L θα χρησιμοποιήσει πέντε ειδικά σχεδιασμένα εργαλεία για να αποκτήσει πρόσβαση στη βαλβίδα καυσίμου. Πρέπει να αποκόψει τη μόνωση, να αφαιρέσει ένα σύρμα κλειδώματος πάνω από το επάνω καπάκι και να ξεβιδώσει τρία διαφορετικά καλύμματα ασφαλείας. Στη συνέχεια θα χρησιμοποιηθούν άλλα δύο ειδικά σχεδιασμένα εργαλεία για να βιδώσετε το βραχίονα τροφοδοσίας στο ακροφύσιο, να αντλήσετε καύσιμο κάτω από 250 λίβρες ανά τετραγωνική ίντσα πίεσης και να μονώσετε ξανά τη θύρα. Μόλις ολοκληρωθεί η τροφοδοσία, το μπροστινό μισό του ακροφυσίου διαχωρίζεται από τον βραχίονα συστολής. Αριστερά πίσω είναι μια νέα θύρα τροφοδοσίας που απαιτεί μόνο τη χρήση δύο εργαλείων για την ολοκλήρωση του ελιγμού, απλοποιώντας όλες τις μελλοντικές αποστολές ανεφοδιασμού.
Ο στόχος του SSPD είναι να συνεργαστεί με άλλους δορυφορικούς σχεδιαστές για να βοηθήσουν όλους τους μελλοντικούς δορυφόρους να ανεφοδιαστούν με την ενσωμάτωση του νέου σχεδιασμού θύρας τροφοδοσίας. "Τώρα που έχουμε φθάσει στο σημείο κατά το οποίο η τροφοδοσία μπορεί να συζητηθεί με ευθεία όψη, να είναι συνεργάσιμη ", λένε ο Reed. Τέτοιες δορυφορικές λήψεις είναι το μέλλον της βιομηχανίας, λέει. "Είναι σαφές ότι οι περισσότερες εταιρείες το αναγνωρίζουν και ήδη ενδιαφέρονται για συνεταιριστική εξυπηρέτηση".
Η ομάδα σκέπτεται επίσης να φορτώσει μελλοντικά σκάφη ανεφοδιασμού με αρκετά καύσιμα για να εξυπηρετήσει πολλούς δορυφόρους, όπως ένα κινητό βενζινάδικο στο διάστημα. "Εάν μπορείτε να φτάσετε εκεί και να αποκαταστήσετε τη ζωή ενός από αυτούς τους δορυφόρους των δισεκατομμυρίων δολαρίων άλλα πέντε ή δέκα χρόνια, έχετε ανακτηθεί αμέσως τα χρήματά σας", λέει ο Henry. "Εάν μπορείτε να κάνετε πέντε από αυτούς, έχετε τον εαυτό σας έναν εναλλάκτη παιχνιδιών."
Στο μέλλον, η ομάδα ελπίζει ότι άλλες τέχνες όπως το Restore-L μπορούν να βοηθήσουν στην αναβάθμιση ή την εξυπηρέτηση άλλων δορυφόρων. Δουλεύουν προς αυτό που μερικές φορές είναι γνωστό ως οι πέντε R, λέει ο Reed: απομακρυσμένος έλεγχος, μετεγκατάσταση, ανεφοδιασμός, επισκευή και αντικατάσταση.
Μια μέρα, οι δορυφόροι που πετάνε θα είναι κάτι παρελθόν. Οι δορυφόροι Junking ήταν κάποτε μια αναγκαιότητα, λέει ο Reed, αλλά τώρα, τα σύγχρονα συστήματα είναι στο χέρι. "Η δορυφορική βιομηχανία δεν είναι σπασμένη", λέει. "Προτείνουμε ταπεινά στον δορυφορικό κόσμο, θα μπορούσε να είναι καλύτερο."
Ο Reed και ο Henry θα παρουσιαστούν σε ένα πάνελ στο Future Con, μια τριήμερη γιορτή επιστήμης, τεχνολογίας και ψυχαγωγίας μέσα στο Awesome Con στις 16-18 Ιουνίου 2017 στην Ουάσιγκτον, DC Παρακολουθήστε να μάθετε περισσότερα σχετικά με τα ρομπότ στο διάστημα, αλλά και τους δεινόσαυρους στην Ανταρκτική, στη νανοτεχνολογία στην εργασία, και στο πολυδύναμο!
