Landsat-7 on hädas. Umbes 438 miili kõrgusel tõmbub mahtuniversaal umbes 16 päeva tagant ümber Maa. Ja enam kui 18 aasta jooksul on satelliit jäädvustanud pilte meie pidevalt muutuvast planeedist. Landsat-7 kütus saab aga otsa.
Seotud sisu
- Järgmine peatus: Bensiinijaamad kosmoses
Kui see oleks Maaga seotud veesõiduk, poleks see probleem. Tankime kõike - lennukid, rongid ja autod. Kuid kosmoses on see teine lugu. Satelliidid rändavad Maast sadu või isegi tuhandeid miile, kiirusega mööda tuhandeid miile tunnis. See kiirus ja vahemaa jätavad maapealsed operaatorid suuresti abituks, kui midagi viltu läheb. See hõlmab tankimist: Kui satelliitidel hakkab gaas otsa saama, loobutakse surnute jaoks. Ainsad erandid on Hubble ja rahvusvaheline kosmosejaam, mis mõlemad on piisavalt madalal orbiidil, et sinna pääseda süstiku kaudu ja mida on vaja saata inimesi teenindamiseks.
Kuid satelliitide keskmise hinnasildiga, mis ületab miljard dollarit, on käsitöö tühjendamine pärast tühjaks saamist kulukas. See aitab kaasa ka üha kasvavale kosmoseprügi probleemile: Need kord kasulikud inimtegevusest tulenevad objektid muutuvad kosmoses potentsiaalselt surmavateks ohtudeks. "Me ei tee seda, kuna meile meeldib asja ära visata, me teeme seda seetõttu, et muud võimalust pole, " ütleb NASA satelliittelevisiooni projektide osakonna projektijuhi asetäitja Benjamin Reed, grupp, kes on otsustanud muuta teadlaste vaadet satelliidid.
Greenbelt Marylandis Goddardi kosmosekeskuses asuvas laos töötab satelliitteenuste projektide osakond revolutsiooniliste uute tehnoloogiate poole, mis võimaldaksid orbiidil olles satelliite parandada, tankida ja uuendada. Siiani pole arvutusvõimsus ja robootikatehnoloogia olnud piisavalt keerukad, et see keeruline püüdlus oleks võimalik.
Nagu Reed seda nimetab, on SSPD õõnsuse “epitsentri” seinad kaetud musta kangaga, et jäljendada simulatsioonijooksude ajal ruumi pimedust. Kõik vähemalt viis jalga pikkused robotkäed kinnitatakse ruumis asuvasse töökohta erinevate nurkade all. Eluasendis Landsat-7 koopia istub ukse taga ja kaks relva osutavad vastassuunda, külmunud keskküünlaevaga veesõiduki ette.
Need relvad on osa Restore-L nime kandva projekti arendusetapist - veesõiduk, mis kavatsetakse kosmosesse lasta 2020. aasta suvel ja mis on mõeldud tühjalt liikuvate satelliitide tankimiseks. Selle esimene sihtmärk: Landsat-7.
Kosmoses tankimine on aga palju keerulisem, kui arvata võiks. Esiteks peab veesõiduk satelliidi järele järele jõudma, vastates täpselt selle kiirusele. “Üks miil tunnis aeglasem ja [Restore-L] ei saa seda kunagi; üks miil tunnis kiiremini, juhtub halbu asju, ”ütleb Reed, lüües rusikad kokku, et näidata järgnevat hävingut.
Sellise ettevõtmise juhtimine maapinnast oleks peaaegu võimatu. Maapealsete operaatorite mis tahes väikesed side viivitused võivad põhjustada katastroofi. Seega vajab Restore-L oma aju, et jälgida ja arvutada oma trajektoori satelliidi külge kinnitamiseks.
Sisenege Ravenisse. Piimakastist pisut väiksem, sellel seadmel on kolm optilist instrumenti: nähtav valgus, infrapuna ja nn LIDAR, mis saadab lasereid ja kogub hajutatud valgust. Seade ratsutas rahvusvahelise kosmosejaama juurde eelmise aasta veebruaris ja on pärast seda kinnitatud jaama välisküljele, jälgides sissetulevate ja väljuvate kosmoselaevade liikumist. Kolm andurit võimaldavad neil objekte jälgida kõigis valgustingimustes, selgitas Raveni projekti juhtiv uurija Ross Henry.
Raven aitab meeskonnal sisuliselt välja töötada autopiloodi süsteemi, ”ütleb Henry. See võib märgata saabuvaid kosmoselaevu peaaegu 17 miili kaugusel - nad kuvatakse kujutisel ühe pikslina. Seejärel kasutab Raven oma andureid veesõiduki liikumise jälgimiseks. Sisemise algoritmi põhjal saab Raven välja sülitada koordinaadid, mis täpsustavad sissetuleva keha asendit ruumis ja selle orientatsiooni. Lõpuks lülitatakse Ravenile sarnased sensorid seadmesse Restore-L.
Missiooni ajal pääsevad need sensorid Restore-L-i vajava satelliidi lähedusse. Landsat-7 remondi korral tuleksid siis mängu Restore-L robotrelvad, mis kinnituvad satelliidi põhjas olevale metallrõngale, mida algselt kasutati Landsat-7 kinnitamiseks selle käivitusraketi tippu.
Nagu teie käsi, on ka robotkätel kolm peamist liikumispunkti - õlg, küünarnukk ja randmeosa, selgitas Reed. Randme lähedal asuv kaamera aitab sellel jälgida oma positsiooni satelliidi suhtes ja reageerida väikestele muutustele, kui paar kiirusega läbi kosmose ulatub tuhandete miilide tunnis.
"Seda me siin jälle harjutame, " ütleb Reed, kes žestikuleerib lao kaugemas nurgas istuva satelliidi põhja veel ühe repliigi järele. Satelliidi alumine rõngas on paljastatud ja teine robotkäsi seisab seadme ees liikumatult. Manöövri harjutamiseks paneb teine robot satelliidi põhja bobi ja punuma, samal ajal kui robotkäsi seda nabistab, jätkates selle liikumise jälgimist.
"Nüüd - ja ma ei tee nalja, kui ma seda ütlen - on kerge osa, " ütleb Reed. "Ja see on tegelik tankimine."
Selle missiooni “lihtsa” osa jaoks kasutab Restore-L viit spetsiaalselt selleks ette nähtud tööriista, et pääseda juurde kütuseventiilile. See peab eemaldama isolatsiooni, eemaldama ülemise korgi kohal oleva lukutraadi ja keerake lahti kolm erinevat lekkekindlat korki. Seejärel kasutatakse veel kahte spetsiaalselt selleks ette nähtud tööriista, et keermestada kütusevarras otsiku külge, pumbata kütust alla 250 naela ruut tollise rõhu kohta ja pordi isoleerida uuesti. Kui tankimine on lõpule jõudnud, eraldub otsiku esiosa sissetõmmatavast käest. Järele jäänud on uus tankimissadam, mis nõuab manöövri lõpuleviimiseks ainult kahte tööriista, lihtsustades kõiki tulevasi tankimismissioone.
SSPD eesmärk on teha koostööd teiste satelliididisaineritega, et aidata kõigil tulevastel satelliitidel tankida, lisades uue tankimispordi kujunduse. “Nüüd, kui oleme jõudnud punkti, kus tankimist saab arutada sirge näoga, miks mitte ehitada meie satelliite? olla koostöövalmis, ”ütleb Reed. Ta leiab, et sellised satelliidi häälestamine on valdkonna tulevik. "On selge, et enamik ettevõtteid tunnistab seda ja on juba huvitatud koostööst teeninduses."
Meeskond kaalub ka tulevaste tanklate laadimist, kus oleks piisavalt kütust mitme satelliidi teenindamiseks, näiteks kosmoses liikuv bensiinijaam. "Kui saate sinna üles jõuda ja taastada ühe sellise miljardi dollari väärtuses satelliidi elu veel viis või kümme aastat, olete oma raha kohe tagasi teeninud, " ütleb Henry. "Kui suudate neist viis teha, olete endale mängude vahetaja pannud."
Tulevikus loodab meeskond, et muud käsitööd, näiteks Restore-L, võivad aidata satelliite uuendada või hooldada. Nad töötavad selle nimel, mida mõnikord nimetatakse viieks R-ks, ütleb Reed: kaugkontroll, ümberpaigutamine, tankimine, remont ja asendamine.
Ühel päeval on satelliitide viskamine minevik. Kunagi oli satelliitide juuniorimine hädavajalik, ütles Reed, kuid nüüd on tänapäevased süsteemid ülesandega hakkama saanud. "Satelliiditööstus pole katki, " ütleb ta. "Me soovitame satelliitmaailmale alandlikult soovitada, see võiks olla parem."
Reed ja Henry esinevad konverentsil Future Con, kolmepäevasel teaduse, tehnoloogia ja meelelahutuse pidustustel Awesome Con sees 16.-18. Juunil 2017 Washingtonis. Osalege, et saada lisateavet kosmoses asuvate robotite, aga ka dinosauruste kohta Antarktikas, nanotehnoloogia tööl ja multiversioon!
