Landsat-7 má potíže. Přibližně 438 mil výše, řemeslné zipy velikosti minivanů kolem Země každých 16 dní. A za více než 18 let zachytil satelit fotografie naší neustále se měnící planety. Ale Landsat-7 nedojde palivo.
Související obsah
- Další zastávka: Čerpací stanice ve vesmíru
Pokud by to bylo řemeslo vázané na Zemi, nebyl by to problém. Doplňujeme vše - letadla, vlaky a automobily. Ale ve vesmíru je to jiný příběh. Satelity odplavují stovky nebo dokonce tisíce kilometrů od Země a zrychlily rychlostí tisíce kilometrů za hodinu. Tato rychlost a vzdálenost nechává pozemní operátory do značné míry bezmocní, pokud se něco zhorší. To zahrnuje doplňování paliva: Jakmile satelity dojdou plyn, dostanou se za mrtvé. Výjimkou jsou Hubbleův vesmír a Mezinárodní kosmická stanice, které jsou obě na dostatečně nízké oběžné dráze, aby se k nim dostaly pomocí raketoplánu a stojí za to poslat lidi do servisu.
Ale když průměrná cena satelitů trumfla miliardou dolarů, je příkop řemeslníků, jakmile dopadnou do prázdna, nákladný. Přispívá také k stále rostoucímu problému s vesmírným odpadem: Tyto kdysi užitečné umělé objekty se stávají potenciálně smrtelnými riziky ve vesmíru. "Neděláme to proto, že bychom rádi házeli věci pryč, děláme to proto, že neexistuje žádná jiná možnost, " říká Benjamin Reed, zástupce projektového manažera pro divizi Projekty satelitního servisu NASA, skupina odhodlaná změnit způsob pohledu vědců satelity.
Divize se sídlem ve skladu v Goddardově vesmírném středisku v Greenbelt Marylandu usiluje o revoluční nové technologie, které umožní opravovat, doplňovat a vylepšovat satelity na oběžné dráze. Až dosud nebyla výpočetní výkonová a robotická technologie dostatečně sofistikovaná, aby bylo možné toto složité úsilí dosáhnout.
Stěny kavernového „epicentra“ SSPD, jak to Reed nazývá, jsou zahaleny černou látkou, aby napodobily temnotu vesmíru během simulačních běhů. Robotické paže, každé pět nebo více stop dlouhé, jsou připevněny v různých úhlech na každé pracovní stanici v místnosti. U dveří sedí replika Landsat-7 v reálné velikosti a dvě paže směřují opačným směrem, zamrzlé prostřední gesto před řemeslem.
Tyto zbraně jsou součástí vývojové fáze pro projekt nazvaný Restore-L - plavidlo určené k vypuštění do vesmíru v létě 2020, určené k tankování satelitů běžících na prázdno. Jeho první cíl: Landsat-7.
Tankování ve vesmíru je však mnohem komplikovanější, než si myslíte. Nejprve musí plavidlo dohnat satelit, přesně se přizpůsobit jeho rychlosti. "Jedna míle za hodinu pomalejší a [Restore-L] to nikdy nezachytí; jedna míle za hodinu rychleji, zlé věci se stávají, “říká Reed a srazil pěsti k sobě, aby předvedl zničení, které by následovalo.
Nasměrování takového úsilí ze země by bylo téměř nemožné. Jakékoli mírné zpoždění komunikace ze strany pozemních operátorů by mohlo vést ke katastrofě. Obnovení-L proto potřebuje vlastní mozek ke sledování a výpočtu jeho trajektorie, která se připojí k satelitu.
Zadejte Raven. Toto zařízení, které je o něco menší než přepravka na mléko, má tři optické přístroje: viditelné světlo, infračervené záření a tzv. LIDAR, které vysílá lasery a shromažďuje rozptýlené světlo. Zařízení letělo v únoru minulého roku k Mezinárodní vesmírné stanici a od té doby bylo připojeno k vnější straně stanice a sledovalo pohyb jakékoli příchozí a odchozí kosmické lodi. Tři senzory umožňují monitorovat tyto objekty za všech světelných podmínek, vysvětluje Ross Henry, vedoucí vyšetřovatel projektu Raven.
Raven v podstatě pomáhá týmu vyvinout „autopilotní systém“, říká Henry. Dokáže spatřit příchozí kosmickou loď ve vzdálenosti téměř 17 mil - zobrazují se jako jediný pixel v obrázku. Raven poté pomocí svých senzorů sleduje pohyb plavidla. Na základě interního algoritmu může Raven vyplivnout souřadnice, které podrobně popisují polohu příchozího těla v prostoru a jeho orientaci. Do Restore-L budou nakonec začleněny senzory podobné Ravenovým.
Během své mise dostanou tyto senzory Restore-L poblíž potřebného satelitu. V případě opravy Landsat-7 by pak do hry vstoupily robotické paže Restore-L, které by se zachytily na kovovém kroužku na spodní části satelitu, který byl původně používán k zajištění Landsat-7 na vrchol své odpalovací rakety.
Stejně jako vaše paže mají ramena robotů tři hlavní body pohybu - rameno, loket a zápěstí, vysvětluje Reed. Kamera umístěná na zápěstí jí pomáhá sledovat její polohu vzhledem k satelitu a reagovat na drobné změny, když rychlost páru v prostoru spolu dosahuje tisíce kilometrů za hodinu.
"To je to, co tady cvičíme, " říká Reed a ukázal na další repliku dna satelitu, která seděla ve vzdáleném rohu skladu. Spodní prstenec satelitu sedí odkrytý a další robotická ruka stojí nehybně před zařízením. K provedení manévru druhý robot způsobí, že se satelitní dno otočí a splétá, zatímco ho robotická ruka nabíjí a sleduje jeho pohyb.
"Teď - a nemluvím, když to říkám - přichází snadná část, " říká Reed. "A to je skutečné tankování."
Pro tuto „snadnou“ část mise použije Restore-L pět speciálně navržených nástrojů k získání přístupu k palivovému ventilu. Musí odříznout izolaci, odstranit pojistný drát přes horní kryt a odšroubovat tři různé uzávěry odolné vůči netěsnosti. Potom se použijí dva další speciálně navržené nástroje pro navlékání palivového ramene na trysku, čerpání paliva pod 250 liber na čtvereční palec tlaku a opětovné izolování portu. Po dokončení doplňování paliva se přední polovina trysky oddělí od navíjecího ramene. Zůstává pozadu nový palivový port, který vyžaduje pouze dva nástroje k dokončení manévru, což zjednodušuje všechny budoucí mise doplňování paliva.
Cílem společnosti SSPD je spolupracovat s dalšími satelitními designéry a pomoci tak, aby všechny budoucí satelity byly schopny doplňování paliva začleněním nového designu palivových portů. „Nyní, když jsme dosáhli bodu, kdy je možné palivovou paliva projednat s rovnou tváří, proč nevystavět naše satelity být družstevní, “říká Reed. Takové satelitní vyladění jsou budoucností tohoto odvětví, říká. "Je jasné, že většina společností to uznává a již má zájem o kooperativní servis."
Tým také zvažuje načtení budoucích tankovacích plavidel dostatkem paliva pro servis několika satelitů, jako je mobilní čerpací stanice ve vesmíru. "Pokud se tam můžete dostat a obnovit život jednoho z těchto miliard miliard dolarů dalších pět nebo deset let, okamžitě jste získali zpět své peníze, " říká Henry. "Pokud jich dokážete udělat pět, máte pro sebe herního měniče."
V budoucnu tým doufá, že další řemesla, jako je Restore-L, mohou pomoci upgradovat nebo opravit jiné satelity. Pracují na tom, co se někdy nazývá pět R, říká Reed: vzdálená kontrola, přemístění, doplnění paliva, oprava a výměna.
Jednoho dne budou házené satelity minulostí. Reed, kdysi byly bezpodmínečně nutné, byly junkingové satelity, ale moderní systémy jsou nyní na úkol. "Satelitní průmysl není narušen, " říká. "Pokorně navrhujeme satelitnímu světu, mohlo by to být lepší."
Reed a Henry se představí na panelu na Future Con, třídenní oslavě vědy, techniky a zábavy v Awesome Con ve dnech 16. – 18. Června 2017 ve Washingtonu, DC. Zúčastněte se dozvědět více o robotech ve vesmíru, ale také dinosaurech v Antarktidě, nanotechnologie v práci a multiverse!
