Si quiere construir o arreglar algo en el espacio, podría pensar que necesitaría un humano para hacerlo. ¿Pero y si no lo hiciste? ¿Qué pasaría si se pudieran utilizar naves espaciales robóticas para repostar satélites en órbita? ¿Agregar nuevos instrumentos a maquinaria obsoleta e incluso construir estructuras enteras mientras está en el espacio?

Esta idea de servicio en el espacio se ha soñado durante mucho tiempo, pero ahora se está convirtiendo en una realidad. El mes pasado, un satélite de la compañía de defensa estadounidense Northrop Grumman se acopló con otro satélite en órbita, prolongando su vida por varios años más y presagiando una nueva era emocionante para las misiones robóticas en órbita.

Con más de 3, 000 satélites muertos en órbita hoy, Encontrar formas de reparar satélites antiguos con robots podría ayudarnos a reducir la cantidad de basura espacial que rodea la Tierra. Y si también podemos usar naves espaciales robóticas para construir estructuras en órbita, podría abrir nuevas puertas a emocionantes misiones espaciales en el futuro.

Encuentro y atraque

Uno de los principales desafíos de realizar el servicio en el espacio es lograr que dos naves espaciales se reúnan y se acoplen en órbita. Para que la robótica espacial sea un éxito, las empresas deben asegurarse de poder acercarse a una nave espacial objetivo de forma lenta y segura, y luego adjuntarlo sin causar ningún daño.

La misión Northrop Grumman fue notable porque la nave espacial objetivo no fue diseñada para ser reparada. Pero, señala Sabrina Andiappane de los especialistas en satélites Thales Alenia Space en Francia, quien coordina un proyecto llamado EROSS, si podemos lanzar satélites teniendo en cuenta el servicio, el proceso se puede simplificar.

"El objetivo de la (misión Northrop Grumman) era dar servicio a un satélite que no estaba listo para recibir servicio, ", dijo." Nuestro objetivo es hacerlo para los satélites que estarán preparados y, por lo tanto, será más eficiente si se desea extender su vida útil ".

Después en este año, el equipo de EROSS planea practicar el acoplamiento de una nave espacial 'perseguidora' con una nave espacial cliente. En un laboratorio dos naves espaciales simuladas serán sostenidas por brazos robóticos para simular estar en el espacio, y el perseguidor entonces se acercará a la otra nave espacial y se acoplará de forma autónoma, una cualidad deseable para limitar las posibilidades de error humano.

Una vez atracado, el perseguidor podría entonces instalar nuevos instrumentos y repostar el satélite cliente. Si el proceso puede simplificarse al máximo, muchas de estas misiones podrían realizarse en órbita con relativa facilidad.

"El objetivo de EROSS es (prepararse) para misiones reales, ", dijo Andiappane." Tenemos varios componentes básicos como sensores, pinzas y algoritmos necesarios para realizar el encuentro. Y vamos a demostrar esta capacidad ".

El entorno espacial en sí plantea bastantes desafíos para las misiones de servicio robótico. Una es la tercera ley de Newton:toda acción tiene una reacción igual y opuesta. Esto significa que en el espacio, si intentas usar un brazo robótico para mover algo, también vas a mover tu nave espacial.

"En la microgravedad, cada movimiento crea una reacción en toda la estructura, ", dijo el Dr. Thierry Germa de la empresa francesa de geoinformación Magellium.

Espejo

El Dr. Germa coordina un proyecto llamado PULSAR, que está investigando cómo construir grandes estructuras en órbita con robots, como grandes espejos para futuros telescopios espaciales. En 2021, La NASA planea lanzar el telescopio espacial James Webb (JWST), un vehículo con un gran espejo de 6,5 metros para estudiar el universo. Sin embargo, El espejo de JWST está llegando al límite de lo que cabe en un cohete. Entonces, PULSAR está buscando otra forma de poner en órbita un gran espejo, lanzándolo en partes y construyéndolo en el espacio.

Para superar el problema de la tercera ley de Newton, la nave espacial robótica deberá ajustar su orientación para compensar este movimiento mientras construye el espejo, manteniendo la nave espacial agradable y estable. Debido a la complejidad de este proceso, no será posible que un humano opere remotamente la nave espacial robótica, conocido como teleoperación. En lugar de, la automatización será clave.

"El proceso de ensamblaje debe estar completamente validado y asegurado porque no es posible tener un humano en el circuito, "dijo el Dr. Germa.

PULSAR practicará el montaje de los diferentes segmentos del espejo principal de un telescopio simulado en una piscina a finales de este año. Por último, el equipo planea producir una simulación realista de cómo un espejo de 10 metros de diámetro, compuesto por 36 segmentos diferentes, podría construirse en órbita. Y este mismo proceso podría usarse para construir otras estructuras en órbita, como antenas grandes para satélites de telecomunicaciones, o quizás incluso paneles solares para naves espaciales.

Actualizaciones

Los investigadores también están trabajando en actualizaciones de satélites en el espacio para extender la vida útil del equipo que orbita la Tierra y disminuir la necesidad de continuar lanzando satélites más nuevos para reemplazar los antiguos.

Una solución es diseñar satélites con diferentes módulos, o segmentos, que puede ser fácilmente reemplazado por una nave espacial robótica de servicio.

Profesor Xiu Yan de la Universidad de Strathclyde, UK y sus colegas están trabajando en ello. "Estamos intentando desarrollar una solución para garantizar la sostenibilidad del uso futuro del espacio, " él dijo.

Coordina el proyecto MOSAR, que tiene como objetivo desarrollar un satélite de código abierto que pueda reutilizarse fácilmente en el espacio. "En particular, nuestro objetivo es tener servicio orbital, capacidades de mantenimiento y extensión de vida (para satélites) ".

Cada módulo tendría unos 40 centímetros de ancho, con un brazo robótico capaz de separarlos de forma autónoma de un satélite o añadir otros nuevos. Al utilizar un diseño estandarizado, cualquier satélite podría actualizarse fácilmente a través de un satélite de servicio robótico, sin necesidad de lanzar un reemplazo.

Después en este año, el proyecto realizará una demostración de esta tecnología modular en un laboratorio, utilizando un brazo robótico para practicar la conexión de diferentes módulos a un satélite simulado. Y ultimamente, en lugar de un satélite que opera durante un tiempo limitado en órbita, sus misiones esencialmente podrían volverse infinitas.

"Pueden quedarse allí todo el tiempo que desee, ", dijo el profesor Yan." Es un cambio de paradigma. Con esta nueva generación de satélites en el espacio, será posible actualizarlos. Entonces, en lugar de enviar un satélite completamente nuevo, puede enviar una pequeña actualización a una estructura de satélite existente para garantizar un uso y acceso al espacio asequibles y a largo plazo ".