Landsat-7 on vaikeuksissa. Noin 438 mailin yläpuolella, tila-autokokoinen vetoketju vetoaa maan ympärillä joka 16. päivä. Ja yli 18 vuoden ajan satelliitti on ottanut kuvia jatkuvasti muuttuvasta planeettamme. Mutta Landsat-7: llä on polttoainetta lopussa.
Asiaan liittyvä sisältö
- Seuraava pysäkki: Huoltoasemat avaruudessa
Jos se olisi maapallolla varustettu vene, se ei olisi ongelma. Tankkaamme kaiken - lentokoneet, junat ja autot. Mutta avaruudessa se on erilainen tarina. Satelliitit törmäävät satoihin tai jopa tuhansiin maileihin maapallosta nopeuden ollessa tuhansia mailia tunnissa. Tämä nopeus ja etäisyys jättävät maaoperaattorit suurelta osin avuttomiksi, jos mikä menee pieleen. Tähän sisältyy tankkaus: Kun satelliiteilta loppuu kaasu, he luovutetaan kuolleiksi. Ainoat poikkeukset ovat Hubble ja kansainvälinen avaruusasema, jotka molemmat ovat riittävän alhaisella kiertoradalla päästäkseen sukkulan kautta ja kannattaa lähettää ihmisiä huoltoon.
Mutta satelliittien keskimääräisen hintamerkinnän ollessa yli miljardi dollaria, käsityön upottaminen tyhjään osuuteen on kallista. Se myötävaikuttaa myös jatkuvasti kasvavaan avaruusromuongelmaan: Näistä kerran hyödyllisistä ihmisen tekemistä esineistä voi tulla avaruudessa mahdollisesti tappavia vaaroja. "Emme tee sitä, koska haluamme heittää asiat pois, teemme sen, koska mitään muuta vaihtoehtoa ei ole", sanoo Nja: n satelliittihuoltoprojekteja käsittelevän yksikön varapäällikkö Benjamin Reed, ryhmä, joka päätti muuttaa tutkijoiden näkemystapaa. satelliitit.
Greendalin Marylandissa sijaitsevassa Goddard Space Center -varastokeskuksessa sijaitseva satelliittipalveluprojektiosasto pyrkii vallankumouksellisiin uusiin tekniikoihin, jotka mahdollistaisivat satelliittien korjaamisen, tankkaamisen ja päivittämisen kiertoradalla. Toistaiseksi laskentateho ja robotiikkatekniikka eivät ole olleet riittävän hienostuneita, jotta tämä hankala yritys olisi mahdollista.
Kuten Reed kutsuu, SSPD: n kavernoosisen "episentterin" seinät on verhottu mustalla kankaalla jäljittelemään tilan pimeyttä simulaatioajojen aikana. Robottivarret, joka on vähintään viiden jalan pituinen, kiinnitetään eri kulmissa jokaisessa huoneen työasemassa. Elämän kokoinen Landsat-7-kopio istuu oven vieressä ja kaksi vartta osoittavat vastakkaisiin suuntiin jäädytetyllä puolivälissä veneen edessä.
Nämä aseet ovat osa Restore-L-nimisen hankkeen kehitysvaihetta - veneet, jotka on tarkoitus käynnistää avaruuteen kesällä 2020 ja jotka on tarkoitettu tyhjillä olevilla satelliiteilla tankkaamaan. Sen ensimmäinen tavoite: Landsat-7.
Tankkaaminen avaruudessa on kuitenkin paljon monimutkaisempaa kuin luulisi. Ensinnäkin veneen on saavutettava satelliitti, joka vastaa tarkalleen nopeuttaan. ”Yksi maili tunnissa hitaammin ja [Palauta-L] ei koskaan saavuta sitä; yksi maili tunnissa nopeammin, tapahtuu pahoja asioita ”, Reed sanoo lyömällä nyrkkinsä yhteen osoittaakseen seurauksena olevan tuhoa.
Tällaisen pyrkimyksen ohjaaminen maasta olisi melkein mahdotonta. Maapallon operaattorien mahdolliset pienet viestintäviiveet voivat johtaa katastrofiin. Joten Restore-L tarvitsee omat aivonsa seuratakseen ja laskeakseen sen etenemisradan kiinnittyäkseen satelliittiin.
Anna Raven. Hieman pienempi kuin maitolaatikko, tällä laitteella on kolme optista instrumenttia: näkyvä valo, infrapuna ja niin kutsuttu LIDAR, joka lähettää lasereita ja kerää hajallaan olevan valon. Laite ajoi kansainväliseen avaruusasemalle viime helmikuussa ja on sittemmin kiinnitetty aseman ulkopuolelle seuraamaan tulevien ja lähtevien avaruusalusten liikkumista. Kolmen anturin avulla se voi valvoa näitä esineitä kaikissa valaistusolosuhteissa, kertoo Raven-projektin johtava tutkija Ross Henry.
Raven auttaa lähinnä joukkuetta kehittämään ”automaattiohjausjärjestelmää”, Henry sanoo. Se voi havaita saapuvat avaruusalukset melkein 17 mailin päässä - ne näkyvät kuvassa yhtenä pikselinä. Sitten Raven seuraa sensoreitaan seuraamaan veneen liikettä. Sisäisen algoritmin perusteella Raven voi sylkeä koordinaatit, jotka yksityiskohdat kuvaavat tulevan kehon sijaintia tilassa ja sen suuntaa. Lopulta Ravenin kaltaiset anturit sisällytetään Restore-L: ään.
Tehtävänsä aikana nämä anturit saavat Restore-L: n lähellä tarvitsevaa satelliittia. Landsat-7-korjauksen tapauksessa Restore-L: n robottivarret astuisivat peliin kiinnittymällä satelliitin pohjassa olevaan metallirenkaaseen, jota alun perin käytettiin Landsat-7: n kiinnittämiseen käynnistysrakettiensa yläosaan.
Kuten käsivartesi, myös robottivarsilla on kolme pääpistettä liikkeessä - olkapää, kyynärpää ja ranne, Reed selittää. Ranteessa oleva kamera auttaa sitä seuraamaan sen sijaintia satelliittiin nähden ja reagoimaan pieniin muutoksiin parin nopeuden ollessa avaruuden läpi yhdessä tuhansissa maileissa tunnissa.
"Tätä me harjoittelemme täällä takaisin", sanoo Reed ja viihdyttää toiseen kopioon satelliitin pohjasta, joka istuu varaston kauimmassa nurkassa. Satelliitin alarengas istuu paljaana ja toinen robottivarsi seisoo liikkumattomana laitteen edessä. Suorittaaksesi harjoittelun toinen robotti saa satelliitin pohjapuikon ja kutomaan robotin käsivarren nabaamalla sitä jatkaen liikkeen seuraamista.
"Nyt - enkä vitsaile sanoessani tätä - on helppo osa", Reed sanoo. "Ja se on todellinen tankkaus."
Tätä operaation "helppoa" osaa varten Restore-L käyttää viittä erityisesti suunniteltua työkalua päästäkseen polttoaineventtiiliin. Sen on leikattava eristys irti, irrotettava lukituslanka yläkannen päältä ja ruuvattava kolme erilaista vuodonkestävää korkkia. Kaksi muuta erityisesti suunniteltua työkalua käytetään sitten kierteyttämään polttoainevarsi suuttimeen, pumppaamaan polttoainetta alle 250 paunaa neliötuumaa kohti ja eristämään portti uudelleen. Kun tankkaus on valmis, suuttimen etupinta erottuu sisäänvetovarresta. Jäljellä on uusi polttoainesatama, joka vaatii vain kahden työkalun käytön suorittamiseen, mikä yksinkertaistaa kaikkia tulevia tankkaustehtäviä.
SSPD: n tavoitteena on työskennellä muiden satelliittisuunnittelijoiden kanssa auttaakseen tekemään kaikista tulevista satelliiteista tankkauskelpoisia sisällyttämällä uuden polttoaineen satamarakenteen. ”Nyt kun olemme saavuttaneet pisteen, jolloin polttoaineista voidaan keskustella suorana kasvona, miksi et rakentaisi satelliittejamme? olla yhteistyöhaluinen ”, sanoo Reed. Tällaiset satelliittiviritykset ovat alan tulevaisuus, hän sanoo. "On selvää, että useimmat yritykset tunnustavat tämän ja ovat jo kiinnostuneita yhteistyöhuollosta."
Ryhmä harkitsee myös tulevien tankkauskäsittelyjen lataamista tarpeeksi polttoainetta palvelemaan useita satelliitteja, kuten liikkuvaa huoltoasemaa avaruudessa. "Jos pääset ylös ja palauttamaan yhden näistä miljardin dollarin satelliiteista käyttöiän vielä viisi tai kymmenen vuotta, olet heti saanut rahat takaisin", sanoo Henry. "Jos pystyt tekemään viisi niistä, sinulla on itsellesi pelivaihdin."
Tulevaisuudessa joukkue toivoo, että muut käsityöt, kuten Restore-L, voivat auttaa päivittämään tai huoltamaan muita satelliitteja. He työskentelevät kohti sitä, jota joskus kutsutaan viideksi R: ksi, Reed sanoo: etävalvonta, uudelleensijoittaminen, tankkaus, korjaus ja vaihto.
Eräänä päivänä satelliittien heittäminen on menneisyyttä. Junking-satelliitit olivat kerran välttämättömyys, Reed sanoo, mutta nykyaikaiset järjestelmät ovat nyt tehtävänsä mukaisia. "Satelliittiteollisuus ei ole rikki", hän sanoo. "Ehdotamme nöyrästi satelliittimaailmalle, se voisi olla parempi."
Reed ja Henry esiintyvät paneelissa Future Con -tapahtumassa, joka on kolmen päivän tiede-, teknologia- ja viihdejuhla Awesome Con -tapahtumassa 16.-18. Kesäkuuta 2017 Washington DC: ssä. Osallistu oppimaan lisää avaruuden robotteista, mutta myös dinosauruksista. Etelämantereella, nanoteknologia työssä ja moniosainen!
