DARPA está construyendo un robot mecánico espacial para fijar los satélites en órbita

DARPA está construyendo un mecánico espacial robótico para fijar los satélites en órbita

El vehículo robótico de la misión, mostrado con la carga útil robótica RSGS de DARPA, es pionero en el servicio robótico de los satélites. (Renderizado de artista)

Por Luke Dormehl

DARPA, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de la Defensa, responsable de desarrollar tecnologías emergentes para el ejército estadounidense, está construyendo una nueva nave espacial de alta tecnología - y está armada. En una era de la Fuerza Espacial y de las crecientes amenazas como los satélites cazadores-asesinos, esto podría no sonar demasiado sorprendente. Pero estás entendiendo mal. La nueva nave espacial de DARPA, actualmente "en el grueso" en lo que se refiere al desarrollo, está armada. Como si tuviera armas. Como los que se usan para agarrar cosas.

Los robots armados no son nuevos. Los brazos de los robots mecánicos están cada vez más extendidos aquí en la Tierra. Los brazos robóticos han sido usados para realizar complejas cirugías y voltear hamburguesas. Acoplados a vehículos de exploración submarina, se han usado para explorar naufragios sumergidos. Se han usado para abrir puertas, desactivar bombas y desmantelar centrales nucleares. Son bastante versátiles. Pero el espacio es otra cosa completamente diferente.

El problema con los satélites

Para entender el problema, imagina este escenario: Compras un superdeportivo. Tiene todos los lujos modernos posibles, desde el uso de materiales de primera calidad como el titanio y los compuestos epoxídicos reforzados con fibra de carbono hasta su motor de alta gama, que ronronea como el gatito más caro del mundo. Sólo que hay una trampa. Aunque el coche ha sido construido para durar, una vez que lo has sacado del lote de ventas, ya no se te permite repararlo o incluso retocarlo. Nada de eso. Nada. Cierra la cremallera. Ni siquiera es posible llevarlo a la gasolinera cuando hay que repostar. Es una locura, ¿verdad? Incluso la más extravagante de las estrellas del deporte, raperos o traficantes de armas internacionales probablemente se lo pensaría dos veces sobre ese "trato".

Esto es totalmente análogo a la situación en la que estamos con algunos de los satélites actuales. Y con precios que pueden exceder los mil millones de dólares, los satélites de primera línea de hoy en día hacen que Bugattis y McLarens parezcan monedas de cambio.

"La forma actual en que operamos las naves espaciales, se lanzan y están [entonces] esencialmente por su cuenta para el resto de sus vidas", dijo Joe Parrish, gerente del programa de Servicio Robótico de Satélites Geosincrónicos (RSGS) de DARPA, a Digital Trends. "Si algo sale mal, o si se quedan sin combustible o algún otro consumible, no hay otro método para ir y mejorar esas naves espaciales - ya sea por medio de la reparación o el reabastecimiento o colocando nuevas capacidades ... que tal vez sea 20 años después, donde las tecnologías en ellas ya no son las mejores disponibles

Ahí es donde la solución de DARPA entra en juego. "Con RSGS, tenemos una nave espacial que se parece a un satélite comercial, pero que tiene dos brazos robóticos", dijo Parrish. "Y esos brazos robóticos tienen herramientas intercambiables que permiten una variedad de operaciones diferentes que incluyen agarrar lo que llamamos la nave espacial del cliente [y realizar tareas de reparación]".

Parte robot manitas, parte camión remolcador

Si todo va según lo previsto, significará que, por primera vez en la historia, es posible llevar a cabo tareas de "manipulación diestra" para ayudar a fijar los satélites en la órbita geosincrónica. La nave RSGS permanecerá en órbita hasta que sea llamada a la acción. Luego navegará hasta la "nave cliente" en cuestión, se enganchará a ella de manera autónoma utilizando una I.A. de visión artificial, y luego se dedicará a realizar trabajos de mantenimiento externo para prolongar la vida útil de ese satélite, aumentar su resistencia y mejorar su fiabilidad para operaciones futuras. Incluso podría utilizarse para instalar cargas útiles autónomas.

Gráfico del RSGS de DARPA

Los dos brazos del RSGS tienen aproximadamente 2 metros de longitud cada uno, alrededor del doble de la longitud de un brazo humano adulto. En lugar de una mano de cinco dedos al estilo humano, está equipada con una serie de herramientas intercambiables especializadas para cualquier tarea que se supone que debe llevar a cabo. Esas tareas pueden implicar el empujar una antena o un conjunto solar atascado aquí o allá.

Incluso podría agarrar satélites moribundos y llevarlos, como una "especie de grúa", a la órbita de un cementerio a 300 kilómetros por encima de la órbita geoestacionaria normal. Esto podría permitir a las empresas de satélites extender la vida de sus activos espaciales por "unos pocos años más", dijo Parrish.

"Imagina congelar, descongelar, congelar, descongelar, congelar, descongelar, una y otra vez".

"Típicamente lo que pasa con las naves espaciales geoestacionarias es que se quedan sin lo que se llama combustible para mantener la estación", dijo. "Este es el combustible que las mantiene en posición, de modo que un satélite que está estacionado sobre los Estados Unidos o el Medio Oriente o donde sea que esté haciendo su trabajo se queda allí. Eso requiere una cierta cantidad de combustible cada año para ser usado como propulsor. Eventualmente, se quedan sin combustible, generalmente de 15 a 20 años en su vida útil. Entonces se supone que deben ser eliminados moviéndose a una órbita diferente, apartándose para que otra nave espacial pueda entrar en esa ranura orbital en la órbita geosincrónica".

Por esta razón, los satélites retienen un poco más de combustible, permitiéndoles hacer este viaje final. En lugar de esto, Parrish dijo que el RSGS podría ser usado para transportar los satélites difuntos a su lugar de descanso final después de que usen hasta la última gota de combustible de la estación.

Los desafíos del espacio

Nada de esto es sencillo, por supuesto. Parrish explicó algunos de los desafíos que existen en la construcción y el lanzamiento de la primera nave espacial RSGS. Por un lado, el espacio es un entorno bastante inhóspito. Incluso comparado con algunos de los terrenos más peligrosos de la Tierra, la órbita geoestacionaria viene con un montón de nuevos desafíos.

La posición del Vehículo de Extensión de la Misión-1 de Northrop Grumman (MEV-1) "casi se mantiene" durante una prueba a principios de este año. En futuras misiones, el MEV-1 llevará la carga robótica RSGS de DARPA.

Northrop Grumman

"Pasas de una temperatura que herviría el agua a una muy inferior a la temperatura que congelaría el agua", dijo. "Eso sucede muchas, muchas veces a lo largo de una misión. Imagínese congelar, descongelar, congelar, descongelar, congelar, descongelar, una y otra vez. Las temperaturas extremas son muy diferentes a las que encontrarías en un laboratorio".

También está la cuestión de los daños causados por la radiación atmosférica, mientras que el vacío del espacio significa que los métodos tradicionales de lubricación de los componentes, como los motores y los engranajes, simplemente no funcionan. Cualquier lubricante usado en los brazos de los robots convencionales se herviría en un instante.

"En la práctica, resulta que los humanos tienen grandes dificultades para teleoperar robots con esa cantidad de retraso."

Luego está el desafío de maniobrar la nave espacial RSGS en órbita. Los satélites son muchas cosas, pero una cosa que no son es particularmente ágil y capaz de desplazarse como los coches en una autopista. Sin embargo, el RSGS no es un satélite ordinario. "Llevamos propulsores adicionales y combustible adicional que nos hace mucho más maniobrables que una nave espacial típica", explicó Parrish.

El robot se controla mediante una combinación de tecnología autónoma e instrucciones paso a paso programadas por el hombre. Los planes para emplear el control remoto fueron torpedeados por el retraso en el envío de instrucciones a 37.000 kilómetros sobre la Tierra.

"En la práctica, resulta que los humanos tienen grandes dificultades para teleoperar los robots con esa cantidad de retraso", dijo Parrish. "Pueden manejar un cuarto de segundo de retraso desde el momento en que introducen algo hasta que ven al robot moverse en esa dirección para realizar la orden". Dos segundos nos quitan la posibilidad de controlar al robot".

El lanzamiento está a la vuelta de la esquina

En la actualidad, el equipo está trabajando arduamente para construir los brazos del robot, además de desarrollar otros componentes del proyecto, como las diversas herramientas de agarre y las cámaras a bordo. Está previsto que las pruebas se realicen a fines del próximo año o principios de 2022. Después de eso, el plan es lanzar la mecánica del robot a la órbita en 2023. "Eso puede sonar muy lejano para algunos, pero para mí, como gerente del proyecto, está cerca". la esquina ", dijo Parrish.