Аннотация:
На пути к более масштабному строительству космической инфраструктуры для человечества недавно возникла важная веха. Робот, разработанный Калифорнийским технологическим институтом и финансируемый Агентством перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA), успешно выполнил задачу по сборке конструкции на орбите. Исследовательская группа назвала это первым случаем, когда люди достигли автономного строительства структур в космосе.
Долгое время отправка крупного оборудования на околоземную орбиту сопряжена с высокими затратами и техническими ограничениями. Напротив, более целесообразно запускать более мелкие компоненты по отдельности, а затем собирать их на орбите. Однако традиционная космическая сборка обычно требует участия астронавтов, а в космосе, полном радиации и вакуума, чем короче время работы человека, тем лучше с точки зрения безопасности.
Робот, выполняющий эту миссию, является частью «Проекта сборки автономного космического натяжного отражателя» (ASTRA). Цель проекта — с помощью композитных труб, алюминиевых соединителей и отражающих пленок построить на орбите отражающую антенную систему диаметром около 1,4 метра. Из-за ограниченного времени миссии две секции ферменной конструкции были предварительно собраны перед запуском, а робот отвечает за сборку третьей секции конструкции на орбите для завершения ключевой проверки.
Хотя окончательный результат еще далек от полной антенны связи, Эндрю ДеТор, директор программы DARPA «Новое орбитальное и лунное производство, материалы и эффективное проектирование» (NOM4D), сказал, что эта демонстрация доказала возможность строительства очень крупномасштабных объектов в космосе в будущем. Он указал, что в будущем люди надеются построить орбитальные конструкции длиной в несколько километров, но существующие технологии пока не могут достичь этой цели.
Долгосрочная цель программы NOM4D — отправить сырье прямо на орбиту и завершить производство и сборку в космической среде. Будущим антеннам, оптическому оборудованию и солнечным батареям больше не придется идти на множество компромиссов, чтобы адаптироваться к процессу запуска ракеты, они могут быть спроектированы и оптимизированы специально для условий эксплуатации в космосе.
DARPA сравнивает эту модель с игрушечным строительным блоком. Повторяя относительно простые этапы сборки, роботы могут в конечном итоге создавать большие конструкции, которые намного больше их самих. В команде проекта заявили, что в рамках автоматизированного сборочного оборудования каждая секция конструкции постепенно собирается из деталей, а затем после завершения сборки устанавливается и разворачивается светоотражающая сетка. Весь процесс не опирается на особо сложные роботизированные системы или передовые алгоритмы, а вместо этого обеспечивает масштабируемые возможности автоматизированного строительства посредством надежного проектирования.
Однако нынешнее «самостоятельное строительство» по-прежнему невозможно отделить от поддержки наземной команды. Из-за ограниченности орбитальной связи робот может общаться с землей только в течение нескольких окон продолжительностью около 15 минут каждый день. Инженерам необходимо оценить условия на месте на основе фотографий, отправленных роботом, провести симуляционные испытания с использованием того же оборудования на земле, а затем отправить инструкции по эксплуатации орбитальному роботу после подтверждения решения.
На самом деле, это не первый раз, когда роботы участвуют в космическом строительстве. Во время строительства Международной космической станции канадский роботизированный манипулятор Canadarm2 отвечал за транспортировку и размещение больших кабин и оборудования, помогая астронавтам завершить установку. Однако эти задачи в основном связаны с соединением крупных компонентов, изготовленных на земле, а не с тем, чтобы роботы самостоятельно создавали новые конструкции из большого количества мелких деталей.
Сфера космического производства также изучалась и раньше. В 2014 году 3D-принтер на борту Международной космической станции успешно изготовил детали панелей, необходимые для сборки собственного экструдера, продемонстрировав потенциал орбитального производства и самостоятельного обслуживания оборудования. С тех пор НАСА продвигает проект «Archinaut One», также известный как OSAM-2, который планирует печатать структурные балки и размещать солнечные батареи на орбите, сочетая 3D-печать и технологию роботизированных операций. Однако, несмотря на определенные результаты наземной проверки, проект в итоге завершился в 2023 году.
Сегодня проект ASTRA представляет собой важное подтверждение концепции поэтапной сборки путевых конструкций. Хотя на этот раз робот завершил строительство лишь части ферменной конструкции, исследователи полагают, что любой грандиозный проект начинается с установки первого компонента. Этот шаг особенно важен в космосе, за сотни миллионов километров от ближайшего хозяйственного магазина.
Комментарии