Аннотация:
Исследовательская группа Калифорнийского технологического института объявила о знаковом прорыве в аэрокосмической отрасли. Система космической сборки, автономно управляемая роботом, успешно выполнила задачу по возведению конструкции на орбите, став первым в истории человечества случаем автономного строительства конструкции в космосе без участия космонавтов. Ожидается, что это достижение полностью изменит методы строительства будущих крупных космических кораблей, космических телескопов, средств связи и космических систем солнечной энергетики.
Миссия была разработана Калифорнийским технологическим институтом и профинансирована Агентством перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) в рамках программы «NOM4D». Программа направлена на изучение новых способов изготовления и сборки крупных конструкций непосредственно в космосе, тем самым избегая ограничений по размеру, налагаемых пространством для полезной нагрузки ракеты.
Система, выполняющая миссию, называется ASTRA, или проект «Автономный космический натяжной отражатель». Роботизированная система находилась на орбите Земли в течение последних шести месяцев с целью построить набор отражающих антенн диаметром около 1,4 метра. Все устройство состоит из композитных волоконных трубок, алюминиевых разъемов и легкой светоотражающей пленки из каптона.
В отличие от традиционного использования астронавтов при сборке вне корабля, ASTRA использует полностью автономный режим работы. Роботизированная рука будет захватывать структурные стержни и соединительные узлы из близлежащих накопителей, а затем постепенно собирать их в повторяющиеся структурные единицы в соответствии с заранее заданным процессом, образуя в конечном итоге большой ферменный каркас.
Руководитель проекта Серджио Пеллегрино, профессор аэрокосмической и гражданской инженерии Калифорнийского технологического института, сказал, что это первый раз, когда люди достигли автономного строительства конструкций в космосе. Хотя в прошлом астронавты выполняли сборочные работы за пределами таких объектов, как Международная космическая станция, на этот раз все операции были выполнены независимо роботами без какого-либо вмешательства человека.
Исследовательская группа обнаружила, что из-за технических проблем и ограничений графика миссии робот в конечном итоге не смог завершить всю сборку всего набора антенн и построил только начальную часть заранее определенной конструкции. Однако наиболее важной целью эксперимента является не завершение самой антенны, а проверка того, может ли концепция автономной сборки работать в реальной космической среде. Судя по текущим результатам, эта цель успешно достигнута.
DARPA описывает весь процесс сборки как создание высокотехнологичной версии игрушек из строительных блоков в космосе. Однако исследователи отметили, что позволить роботу точно выполнять каждое действие в условиях невесомости, вакуума и экстремальных перепадов температуры гораздо сложнее, чем наземные эксперименты. Любая небольшая ошибка может привести к нестабильности конструкции или повреждению компонентов.
На самом деле проект прошел несколько стадий развития. На первых двух этапах исследовательская группа завершила общий план проектирования и инженерную проверку, а также доказала осуществимость концепции в наземных лабораторных условиях. Впоследствии им потребовалось менее 12 месяцев, чтобы завершить изготовление, испытания и доставку летной полезной нагрузки, а также отправить ее на орбиту для полевой проверки.
Исследователи считают, что самая важная ценность этой технологии в будущем заключается в преодолении ограничений по размеру обтекателей ракет. В настоящее время любое оборудование, отправляемое в космос, должно помещаться в пространстве внутри ракеты-носителя, что накладывает строгие ограничения на масштабы крупных телескопов, платформ связи и установок по производству солнечной энергии. А если сооружения можно будет строить прямо на орбите, размер будущих объектов больше не будет ограничиваться условиями запуска.
DARPA заявило, что долгосрочной целью проекта NOM4D является достижение строительства сверхбольших космических сооружений размером в сотни метров или даже километров. Масштабы такого объекта намного превышают нынешние технологические возможности и могут быть использованы для создания телескопов для наблюдения за дальним космосом следующего поколения, больших антенных решеток связи и космических сетей по производству солнечной энергии в будущем.
Пеллегрино отметил, что эта технология не только подходит для астрономических и астрофизических исследований, но также имеет большой потенциал в таких областях, как коммерческая связь, космическая энергетика и будущее строительство лунных баз. Например, очень большие солнечные батареи могут собирать энергию в космосе и передавать ее по беспроводной сети на Землю, создавая новую модель энергоснабжения.
Аналитики полагают, что, хотя миссия ASTRA завершила лишь небольшую проверку, она знаменует собой первый официальный шаг в эпоху независимого орбитального производства. Поскольку робототехника, искусственный интеллект и передовые материалы продолжают развиваться, в будущем люди, возможно, больше не будут полагаться на производство полноценных космических кораблей на Земле, а вместо этого будут напрямую строить более крупную, более сложную и мощную инфраструктуру в космосе.
Комментарии