Cuando los satélites se rompen, lo cual es sorprendentemente frecuente, no hay mucho que puedas hacer al respecto.
Se vuelven costosos y peligrosos restos flotantes, orbitando la Tierra durante años o generaciones hasta que la gravedad finalmente los lleva a una muerte ardiente en la atmósfera. El profesor de la Universidad de Cincinnati, Ou Ma, está diseñando tecnología robótica para reparar satélites en órbita en sus sistemas de robótica inteligente y autónomos.Lab. Él imagina satélites robóticos que pueden acoplarse con otros satélites para reparaciones o reabastecimiento de combustible.
El satélite de reparación más útil podrá completar múltiples tareas, dijo Ma. Durante su carrera, ha trabajado en varios proyectos relacionados con los brazos robóticos a bordo de la Estación Espacial Internacional y el antiguo programa del transbordador espacial. Su firma está flotando enorbitar en un equipo a bordo de la estación espacial.
En su laboratorio, Anoop Sathyan, asociado principal de investigación de Ma y UC, está desarrollando redes robóticas que pueden funcionar de manera independiente pero en colaboración en una tarea común.
Para su último estudio, Ma y Sathyan pusieron a prueba un grupo de robots con un juego novedoso que usa cuerdas para mover una ficha adjunta a un lugar designado en una mesa.
Dado que los robots controlan cada uno solo una cadena, necesitan la cooperación de los otros robots para mover la ficha al lugar correcto aumentando o relajando la tensión en la cadena en respuesta a las acciones de cada robot.
Utilizando una inteligencia artificial llamada lógica difusa genética, los investigadores pudieron obtener tres robots y luego cinco robots para mover la ficha donde los investigadores querían.
Sus resultados fueron publicados este mes en la revista Robotica .
Los investigadores descubrieron que al usar cinco robots, el colectivo podría realizar la tarea incluso si uno de los robots funcionaba mal.
"Esto será especialmente cierto para problemas con un mayor número de robots en los que la responsabilidad de un robot individual será baja", concluyeron los investigadores.
Ma dijo que un millón de cosas pueden salir mal con cada lanzamiento de satélite. Pero para la mayoría de esos problemas técnicos, no se puede hacer nada una vez que se despliega el satélite.
Un satélite Intelsat de $ 400 millones del tamaño de un pequeño autobús escolar no funcionó este año después de alcanzar una órbita elíptica alta, según SpaceNews. Algunos de los primeros 60 satélites Starlink lanzados por SpaceX también funcionaron mal este año, pero su órbita terrestre bajaestá diseñado para descomponerse en el olvido en solo unos pocos años.
Quizás la falla de satélite más famosa de todos los tiempos ocurrió en 1990 cuando el Telescopio Espacial Hubble fue desplegado solo para que la NASA descubriera que su costoso espejo estaba deformado. Una posterior misión de reparación a bordo del transbordador espacial Endeavour en 1993 reemplazó el espejo para proporcionar imágenes sorprendentes.del universo.
Enviar humanos al espacio para reparaciones satelitales es prohibitivamente costoso, dijo Ma. Cuatro astronautas del transbordador espacial realizaron cuatro misiones de servicio Hubble posteriores que costaron miles de millones de dólares
Los satélites defectuosos han perseguido la mayoría de los programas espaciales internacionales desde Japón a Rusia. El problema no se limita a la órbita de la Tierra. En 1999, un orbitador de la NASA se estrelló contra Marte porque los ingenieros usaron libras en lugar de newtons métricos en el software del propulsor. Los propulsores dispararon concuatro veces menos fuerza de lo previsto y la órbita de la nave espacial era críticamente baja.
La incapacidad para reparar satélites se convierte en una preocupación más apremiante con cada lanzamiento, dijo Ma.
"Los grandes satélites comerciales son costosos. Se quedan sin combustible o funcionan mal o se descomponen", dijo Ma. "Les gustaría poder subir y arreglarlo, pero hoy en día es imposible".
La NASA espera cambiar eso. En 2022, la agencia lanzará un satélite capaz de repostar otros satélites en órbita terrestre baja. El objetivo es interceptar y repostar un satélite del gobierno de los EE. UU. Se espera que el proyecto llamado Restore-L proporcioneprueba de concepto para reparaciones autónomas de satélites, dijo la NASA.
Una compañía de Colorado llamada Maxar está proporcionando la infraestructura de la nave espacial y los brazos robóticos para el proyecto.
La mayoría de los satélites caen en desuso porque agotan su suministro de combustible, no por un mal funcionamiento crítico, dijo John Lymer, jefe de robótica de Maxar. El reabastecimiento de combustible solo sería una bendición para la industria, dijo.
"Estás retirando un satélite perfectamente bueno porque se quedó sin gas", dijo. "Lymer dijo que está familiarizado con el trabajo que Ma está haciendo en su Laboratorio de Robótica Inteligente y Sistemas Autónomos".
"Ou Ma, con quien he trabajado durante muchos años, trabaja en la organización de citas y proximidad. Existen todo tipo de soluciones técnicas. Algunas serán mejores que otras. Se trata de obtener experiencia operativa para descubrir los algoritmos de quiénson mejores y lo que reduce más el riesgo operativo "
Lymer dijo que la industria está lista para despegar, creando una bendición para los estudiantes de ingeniería aeroespacial como los de la UC.
"Creo que es el futuro. Vamos a arrastrarnos hacia él, no a saltar", dijo.
En el laboratorio de Ma, los estudiantes están trabajando en la navegación automatizada que los satélites necesitarán atracar con otros satélites en el espacio. Es un asunto complicado ya que un golpe involuntario en gravedad cero puede hacer que uno o ambos vehículos caigan.
"Es fácil hacer que caiga en el espacio porque nada lo retiene. Entonces el satélite se vuelve aún más difícil de agarrar. Si comienza a caer, básicamente puede caer para siempre. No se detendrá solo", dijo Ma.
Las simulaciones de ingeniería pueden predecir el comportamiento dinámico de un satélite objetivo para que un satélite que se aproxima pueda detenerlo de manera segura, dijo.
"Tenemos herramientas de simulación para poder predecir con precisión su comportamiento", dijo.
"Tomar algo en el espacio es realmente difícil. Y agarrar algo que está cayendo en el espacio es aún más difícil"
El tiempo es esencial. Con cada lanzamiento y cada satélite fallido, la órbita terrestre baja se acerca al efecto Kessler, la teoría de Donald Kessler de que las colisiones de satélites podrían crear una cascada de escombros que obstaculizaría la seguridad de futuros lanzamientos como se muestra en la ficciónPelícula ganadora del Oscar 2013 "Gravity".
"Piense en la velocidad de estos objetos. No estamos hablando de la velocidad de la autopista o incluso de la velocidad del avión. Están viajando a 17,000 mph", dijo Ma.
Su investigación está ayudando a empujar las fronteras del conocimiento que allanará el camino para futuros proyectos espaciales.
"No estamos desarrollando una misión completa. Estamos desarrollando la tecnología subyacente", dijo Ma. "Una vez que se pruebe la tecnología, la NASA o una empresa comercial lo llevarían al siguiente paso".
En una universidad donde Neil Armstrong trabajó como profesor de ingeniería aeroespacial, los primeros pasos pueden ser importantes.
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Materiales proporcionado por Universidad de Cincinnati . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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