Landsat-7 в беде. Приблизительно на 438 миль выше, корабль размером с микроавтобус мчится вокруг Земли каждые 16 дней. Более 18 лет спутник снимал нашу постоянно меняющуюся планету. Но у Landsat-7 заканчивается топливо.
Связанный контент
- Следующая остановка: АЗС в космосе
Если бы это было земное судно, это не было бы проблемой. Мы заправляемся всем - самолетами, поездами и автомобилями. Но в космосе это другая история. Спутники тянутся за сотни или даже тысячи миль от Земли, разгоняясь со скоростью тысячи миль в час. Эта скорость и расстояние оставляют наземных операторов в значительной степени беспомощными, если что-то пойдет не так. Это включает в себя дозаправку: когда у спутников заканчиваются газы, их бросают за мертвых. Единственным исключением являются Хаббл и Международная космическая станция, обе из которых находятся на достаточно низкой орбите, чтобы их можно было доставить с помощью шаттла, и их стоит отправлять на обслуживание.
Но из-за того, что средняя стоимость спутников превысила миллиард долларов, отказ от судов после того, как они опустеют, будет дорогостоящим. Это также способствует постоянно растущей проблеме космического мусора: эти некогда полезные искусственные объекты становятся потенциально смертельно опасными в космосе. «Мы делаем это не потому, что нам нравится выбрасывать вещи, мы делаем это потому, что у нас нет другого выхода», - говорит Бенджамин Рид, заместитель руководителя проекта Отдела проектов спутникового обслуживания НАСА, группы, решившей изменить взгляд исследователей. спутники.
Размещенный на складе в Космическом центре Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд, Отдел проектов обслуживания спутников работает над созданием революционных новых технологий, которые позволили бы ремонтировать, заправлять и обновлять спутники на орбите. До сих пор вычислительные мощности и технологии робототехники не были достаточно сложными, чтобы сделать эту хитрую попытку возможной.
Стены кавернозного «эпицентра» SSPD, как его называет Рид, обтянуты черной тканью, чтобы имитировать темноту пространства во время симуляционных прогонов. Роботизированные руки длиной пять или более футов прикреплены под разными углами на каждом рабочем месте в комнате. Точная копия Landsat-7 в натуральную величину сидит у двери, и две руки указывают в противоположных направлениях, застыв в середине жеста перед кораблем.
Эти вооружения являются частью стадии разработки проекта под названием Restore-L - корабля, предназначенного для запуска в космос летом 2020 года, предназначенного для дозаправки спутников, работающих на пустом месте. Его первая цель: Landsat-7.
Однако дозаправка в космосе гораздо сложнее, чем вы думаете. Во-первых, корабль должен догнать спутник, точно соответствующий его скорости. «На одну милю в час медленнее, и [Restore-L] никогда ее не поймает; на одну милю в час быстрее, случаются плохие вещи », - говорит Рид, собирая кулаки вместе, чтобы продемонстрировать последующее разрушение.
Направить такое начинание с земли было бы практически невозможно. Любые незначительные задержки связи со стороны наземных операторов могут привести к катастрофе. Поэтому Restore-L нужен собственный мозг, чтобы отслеживать и вычислять его траекторию для соединения со спутником.
Войдите в ворон. Немного меньше, чем ящик для молока, это устройство имеет три оптических инструмента: видимый свет, инфракрасный и так называемый LIDAR, который посылает лазеры и собирает рассеянный свет. Устройство подъехало к Международной космической станции в феврале этого года и с тех пор было прикреплено к внешней стороне станции, отслеживая движение любого входящего и исходящего космического корабля. Три датчика позволяют ему контролировать эти объекты при любых условиях освещения, объясняет Росс Генри, ведущий исследователь проекта Raven.
Рэйвен, по сути, помогает команде разработать «систему автопилота», говорит Генри. Он может обнаружить поступающий космический корабль на расстоянии почти 17 миль - они отображаются в виде одного пикселя на изображении. Затем Ворон использует свои датчики для отслеживания движения корабля. Основываясь на внутреннем алгоритме, Raven может выдавать координаты, которые детализируют положение входящего тела в пространстве и его ориентацию. Со временем датчики, похожие на Raven's, будут включены в Restore-L.
Во время своей миссии эти датчики получат Restore-L рядом со спутником, в котором нуждается. В случае ремонта Landsat-7, тогда вступают в действие роботизированные руки Restore-L, защелкивающиеся на металлическое кольцо в нижней части спутника, которое первоначально использовалось для закрепления Landsat-7 на вершине ракеты-носителя.
Как и ваша рука, руки робота имеют три основные точки движения - плечо, локоть и запястье, объясняет Рид. Камера, расположенная на ее запястье, помогает ей отслеживать свое положение относительно спутника и реагировать на крошечные изменения, когда пара вместе движется в пространстве со скоростью тысячи миль в час.
«Это то, что мы практикуем здесь, - говорит Рид, указывая на другую копию дна спутника, сидящего в дальнем углу склада. Нижнее кольцо спутника открыто, а перед роботом неподвижно стоит другой манипулятор. Чтобы практиковать маневр, второй робот заставляет спутник наклоняться и плести, в то время как рука робота захватывает его, продолжая отслеживать его движение.
«Теперь, и я не шучу, когда говорю это, наступает самое легкое», - говорит Рид. «И это фактическая заправка».
Для этой «легкой» части миссии Restore-L будет использовать пять специально разработанных инструментов, чтобы получить доступ к топливному клапану. Он должен отрезать изоляцию, снять запорный провод над верхней крышкой и отвинтить три разных герметичных крышки. Затем будут использованы еще два специально разработанных инструмента, чтобы навинчивать заправочный рычаг на форсунку, закачивать топливо под давлением менее 250 фунтов на квадратный дюйм и повторно изолировать порт. После завершения заправки передняя половина форсунки отделяется от втягивающегося рычага. Слева находится новый заправочный порт, для выполнения которого требуется только два инструмента, что упрощает все будущие заправочные операции.
Цель SSPD - работать с другими разработчиками спутников, чтобы помочь всем будущим спутникам быть способными к дозаправке, внедрив новую конструкцию топливозаправочного порта. «Теперь, когда мы достигли того момента, когда заправка может обсуждаться с открытым лицом, почему бы не построить наши спутники? быть готовым к сотрудничеству », - говорит Рид. Такие спутниковые настройки - будущее отрасли, говорит он. «Понятно, что большинство компаний признают это и уже заинтересованы в совместном обслуживании».
Команда также рассматривает возможность загрузки будущих заправочных судов достаточным количеством топлива для обслуживания нескольких спутников, например, мобильной заправочной станции в космосе. «Если вы сможете подняться туда и восстановить жизнь одного из этих спутников на миллиард долларов еще через пять или десять лет, вы немедленно вернете свои деньги», - говорит Генри. «Если вы можете сделать пять из них, у вас есть изменения в игре».
В будущем команда надеется, что другие корабли, такие как Restore-L, помогут модернизировать или обслуживать другие спутники. По словам Рида, они работают над тем, что иногда называют пятью R: дистанционный осмотр, перемещение, дозаправка, ремонт и замена.
Однажды одноразовые спутники останутся в прошлом. По словам Рида, когда-то были необходимы спутники-джанки, но теперь современные системы справляются с этой задачей. «Спутниковая индустрия не сломлена», - говорит он. «Мы смиренно предлагаем спутниковому миру, что может быть лучше».
Рид и Генри выступят с докладом на Future Con, трехдневном празднике науки, технологий и развлечений, который состоится в Awesome Con 16-18 июня 2017 года в Вашингтоне, округ Колумбия. Посетите семинар, чтобы узнать больше о роботах в космосе, а также о динозаврах. в Антарктике, нанотехнологии на работе и мультивселенная!
