Tin tức Deeper

Các kỹ sư hàng không vũ trụ đang phát triển công nghệ để sửa chữa và tiếp nhiên liệu cho các vệ tinh bị mắc kẹt trong không gian.

Ngày:
Th12 04, 2019
Tóm lược:

Các nhà khoa học đang phát triển mạng lưới robot có thể hoạt động độc lập nhưng hợp tác trong một nhiệm vụ chung. Mục đích để chế tạo các vệ tinh thông minh có thể sửa chữa các vệ tinh khác trong không gian.

Share:
CÂU CHUYỆN ĐẦY ĐỦ

Một minh họa về sứ mệnh Restore-L của NASA để phóng các vệ tinh có thể sửa chữa hoặc tiếp nhiên liệu cho các vệ tinh khác trên quỹ đạo Trái đất thấp. Đồ họa / Maxar
Một minh họa về sứ mệnh Restore-L của NASA để phóng các vệ tinh có thể sửa chữa hoặc tiếp nhiên liệu cho các vệ tinh khác trên quỹ đạo Trái đất thấp. Đồ họa / Maxar

Khi các vệ tinh bị vỡ, điều đáng ngạc nhiên là thường xuyên, bạn sẽ không thể làm được gì nhiều để thay đổi về chúng.

Chúng trở thành những flotsam đắt đỏ và nguy hiểm, quay quanh Trái đất trong nhiều năm hoặc nhiều thế hệ cho đến khi trọng lực cuối cùng khiến chúng rơi vào “cái chết rực lửa” trong bầu khí quyển.

Nhưng Giáo sư Ou Ma tại Đại học Cincinnati đã chế tạo công nghệ robot để sửa chữa các vệ tinh quay quanh trong Phòng thí nghiệm Robot thông minh và Hệ thống tự trị của ông. Giờ đây chúng ta có thể hình dung các vệ tinh robot có thể cập bến với các vệ tinh khác để sửa chữa hoặc tiếp nhiên liệu.

Vệ tinh sửa chữa hữu ích nhất sẽ có thể hoàn thành nhiều nhiệm vụ. Trong sự nghiệp của mình, anh đã thực hiện nhiều dự án khác nhau liên quan đến vũ khí robot trên Trạm vũ trụ quốc tế và chương trình tàu con thoi trước đây. Chữ ký của anh ta đang trôi trên quỹ đạo trên một thiết bị trên trạm vũ trụ.

Trong phòng thí nghiệm của mình, Anoop Sathyan, cộng tác viên nghiên cứu cấp cao của Ma và UC đang phát triển mạng lưới robot có thể hoạt động độc lập nhưng hợp tác trong một nhiệm vụ chung.

Trong nghiên cứu mới nhất của họ, Ma và Sathyan đã đưa một nhóm robot vào thử nghiệm với một trò chơi mới lạ sử dụng các chuỗi để di chuyển một mã thông báo đính kèm đến một vị trí được chỉ định trên bàn.

Vì mỗi robot chỉ điều khiển một chuỗi, chúng cần sự hợp tác của các robot khác để di chuyển mã thông báo đến đúng vị trí bằng cách tăng hoặc giảm căng thẳng trên chuỗi để đáp ứng với từng hành động của robot.

Sử dụng một trí thông minh nhân tạo được gọi là logic mờ di truyền, các nhà nghiên cứu có thể có được ba robot và sau đó năm robot để di chuyển mã thông báo nơi các nhà nghiên cứu muốn.

Kết quả của họ đã được công bố trong tháng này trên tạp chí Robotica .

Các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng bằng cách sử dụng năm robot tập thể có thể hoàn thành nhiệm vụ ngay cả khi một trong số các robot bị trục trặc.

Điều này sẽ đặc biệt đúng đối với các vấn đề với số lượng robot lớn hơn trong đó trách nhiệm của một robot riêng lẻ sẽ thấp.

Ma cho biết một triệu điều có thể đi sai với mỗi lần phóng vệ tinh. Nhưng đối với hầu hết các trục trặc đó, không có gì có thể được thực hiện khi vệ tinh được triển khai.

Theo SpaceNews, một vệ tinh Intelsat trị giá 400 triệu USD với kích thước của một chiếc xe buýt trường học nhỏ đã gặp trục trặc trong năm nay sau khi đạt được quỹ đạo hình elip cao. Một vài trong số 60 vệ tinh Starlink đầu tiên do SpaceX phóng cũng bị trục trặc trong năm nay, nhưng quỹ đạo Trái đất thấp của chúng được thiết kế để phân rã vào quên lãng chỉ sau vài năm.

Có lẽ trục trặc vệ tinh nổi tiếng nhất mọi thời đại xảy ra vào năm 1990 khi Kính thiên văn vũ trụ Hubble chỉ được triển khai cho NASA để tìm hiểu chiếc gương tinh xảo của nó bị vênh. Một nhiệm vụ sửa chữa tiếp theo trên tàu con thoi Endeavour vào năm 1993 đã thay thế chiếc gương để cung cấp những hình ảnh đáng kinh ngạc về vũ trụ.

Gửi con người lên vũ trụ để sửa chữa vệ tinh là rất tốn kém. Bốn nhiệm vụ dịch vụ Hubble tiếp theo trị giá hàng tỷ đô la kết hợp đã được thực hiện bởi các phi hành gia từ tàu con thoi.

Các vệ tinh bị lỗi đã theo đuổi hầu hết các chương trình không gian quốc tế từ Nhật Bản đến Nga. Vấn đề không giới hạn ở quỹ đạo Trái đất. Năm 1999, một quỹ đạo của NASA đã đâm vào Sao Hỏa vì các kỹ sư đã sử dụng bảng Anh thay vì số liệu newton trong phần mềm đẩy. Các máy đẩy được bắn với lực ít hơn bốn lần so với dự đoán và quỹ đạo của tàu vũ trụ cực kỳ thấp.

Không có khả năng sửa chữa các vệ tinh trở thành mối quan tâm cấp bách hơn với mỗi lần phóng.

Các vệ tinh thương mại lớn rất tốn kém. Chúng hết nhiên liệu hoặc trục trặc hoặc hỏng hóc. Họ muốn có thể lên đó và sửa nó, nhưng ngày nay điều đó là không thể.

NASA đang hy vọng sẽ thay đổi điều đó. Năm 2022, cơ quan này sẽ phóng một vệ tinh có khả năng tiếp nhiên liệu cho các vệ tinh khác trên quỹ đạo Trái đất thấp. Mục tiêu là đánh chặn và tiếp nhiên liệu cho một vệ tinh của chính phủ Mỹ. Họ cũng cho biết dự án có tên Restore-L dự kiến ​​sẽ cung cấp bằng chứng về khái niệm cho việc sửa chữa vệ tinh tự trị.

Một công ty ở Colorado có tên Maxar đang cung cấp cơ sở hạ tầng tàu vũ trụ và cánh tay robot cho dự án.

Hầu hết các vệ tinh rơi vào tình trạng không sử dụng được vì chúng cạn kiệt nguồn cung cấp nhiên liệu – không phải do trục trặc nghiêm trọng. Tiếp nhiên liệu một mình sẽ là một lợi ích cho ngành công nghiệp.

Các nhà khoa học cho biết ngành công nghiệp đã sẵn sàng cất cánh và tạo ra một lợi ích cho sinh viên kỹ thuật hàng không vũ trụ như những người ở UC.

Trong phòng thí nghiệm của Ma, sinh viên đang làm việc trên điều hướng tự động mà các vệ tinh sẽ cần phải cập bến với các vệ tinh khác trong không gian. Đó là công việc khó khăn vì một cú va chạm vô ý trong không trọng lực có thể khiến một hoặc cả hai phương tiện đổ dốc.

Ma nói: “Thật dễ dàng để làm cho nó rơi xuống không gian vì không có gì giữ được nó. Sau đó, vệ tinh càng trở nên khó lấy hơn. Nếu nó bắt đầu rơi, nó có thể rơi xuống mãi mãi. Nó sẽ không tự dừng lại.”

Mô phỏng kỹ thuật có thể dự đoán hành vi động của vệ tinh mục tiêu để một vệ tinh tiếp cận có thể bắt giữ nó một cách an toàn.

Các nhà khoa học có các công cụ mô phỏng để từ đó họ có thể dự đoán chính xác hành vi của nó. Để lấy một cái gì đó trong không gian thực sự rất khó. Và lấy một thứ gì đó rơi trong không gian thậm chí còn khó hơn.

Thời gian là điều cốt yếu. Với mỗi lần phóng và mọi vệ tinh thất bại, quỹ đạo Trái đất thấp đang tiến gần đến hiệu ứng Kessler, lý thuyết của Donald Kessler cho rằng các vụ va chạm vệ tinh có thể tạo ra một loạt các mảnh vỡ cản trở sự an toàn của các vụ phóng trong tương lai như được mô tả trong bộ phim hư cấu Oscar 2013 “Gravity. “

Hãy nghĩ về tốc độ của những vật thể này. Chúng ta không nói về tốc độ đường cao tốc hay thậm chí tốc độ máy bay. Chúng đang di chuyển với tốc độ 17.000 dặm / giờ.

Nghiên cứu của ông đang giúp thúc đẩy biên giới kiến ​​thức sẽ mở đường cho các dự án không gian trong tương lai.

Nhóm nghiên cứu  không phát triển toàn bộ sứ mệnh. Họ đang phát triển công nghệ cơ bản. Một khi công nghệ được chứng minh, NASA hoặc một công ty thương mại sẽ đưa nó sang bước tiếp theo.

Tại một trường đại học nơi Neil Armstrong làm giáo sư kỹ thuật hàng không vũ trụ, những bước đầu tiên có thể là những bước lớn.


Nguồn truyện:

Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Cincinnati . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.


Tạp chí tham khảo :

  1. Anoop Sathyan, Ô Ma. Điều khiển hợp tác của nhiều robot bằng hệ thống mờ di truyền . Robotica , 2019; 37 (11): 1922 DOI: 10.1017 / S0263574719000353

Bài viết liên quan

Bài viết khác