Los enjambres de pequeñas naves espaciales podrían tener una variedad de aplicaciones interesantes, particularmente en términos de observación de la Tierra, posicionamiento global y comunicaciones. En comparación con las naves espaciales grandes, las pequeñas naves espaciales proporcionan mayores aperturas, lo que permite una mejor observación de los objetivos terrestres y espaciales.

A pesar de sus notables ventajas, Hasta ahora, el funcionamiento eficaz de un gran número de naves espaciales a la vez ha demostrado ser un gran desafío. Los métodos existentes suelen depender del trabajo de numerosos operadores terrestres, que puede ser caro, impidiendo así que la tecnología se amplíe.

Un equipo de investigadores de la Universidad de Arizona ha desarrollado recientemente un nuevo método para coordinar y controlar los enjambres de naves espaciales. que podría ser más fácil de implementar a gran escala. Su enfoque descrito en un artículo publicado previamente en arXiv, utiliza rayos láser para organizar y gestionar un gran enjambre de naves espaciales.

"Hemos estado investigando formas de controlar enjambres y una gran cantidad de robots / UAV / naves espaciales con muy pocos humanos en el circuito durante más de 10 años, "los investigadores que llevaron a cabo el estudio dijeron TechXplore , vía correo electrónico. "Algunas de nuestras técnicas son completamente autónomas y no hay humanos al tanto, en otros escenarios conviven humanos y robots ".

En su trabajo anterior, los investigadores intentaron desarrollar enfoques intuitivos para controlar de manera eficiente de 10 a miles de robots. Querían que estos métodos fueran intuitivos, ya que esto simplificaría la formación de los operadores, en última instancia, reducir sus niveles de estrés, particularmente durante el tiempo de crisis.

"Nuestra idea se inspiró en el papel de un director en la orquesta, "explicaron los investigadores." Esta persona tiene la tarea de coordinar los esfuerzos de muchos músicos. Creemos que la analogía para controlar a muchos músicos a la vez encaja bien con el control de muchas naves espaciales / UAVs / UGVs, etc. Por lo tanto, buscamos formas físicas en las que uno puede operar como director de una orquesta para controlar naves espaciales. Tener una varita no era posible, pero el uso de rayos láser fue definitivamente creíble ".

La tecnología desarrollada por los investigadores puede detectar rayos láser en una nave espacial, utilizando paneles solares como dispositivos de detección. Un panel solar que genera electricidad bajo el sol también puede detectar la luz láser de forma independiente. Los paneles solares ocupan la mayor superficie de los satélites espaciales, por lo tanto, podrían ser los dispositivos de detección ideales para naves espaciales.

Los investigadores observaron que los paneles solares se pueden dividir en pequeños cuadrados, parecidos a píxeles en un monitor, que se puede utilizar para detectar la luz láser. La luz láser que golpea el panel solar en diferentes lugares podría generar diferentes comandos, con el panel casi como una pantalla táctil en un teléfono inteligente. Como respaldo, Los investigadores también han colocado estratégicamente cámaras digitales en la nave espacial, para detectar el movimiento del láser en el espacio.

Su enfoque utiliza rayos láser dirigidos desde el suelo o desde una nave espacial de comando y control para organizar y gestionar un gran enjambre. Cada satélite en el enjambre tendría una 'piel inteligente', que incluye paneles solares, circuitos de potencia y control, y una unidad de propulsión secundaria incorporada. Los rayos láser interactuarían con los paneles solares en miembros individuales del enjambre, permitiendo a un operador seleccionar un 'líder' entre el grupo de naves espaciales y establecer parámetros para el vuelo en formación.

"En un sentido, nuestra tecnología parece una escena sacada del libro / película juego de Ender , donde unos pocos operadores controlan cientos o miles de naves espaciales y robots, ", dijeron los investigadores." Con esta tecnología en su lugar, es posible moverse alrededor de la luz láser en un panel solar y que el panel detecte esa señal en movimiento ".

La interfaz ideada por los investigadores se basa íntegramente en gestos y movimientos de las manos, por lo tanto, no requiere joysticks ni codificación extensa. Usando su tecnología, un operador podría transmitir un mensaje a la nave espacial simplemente "dibujando" un signo o gesto en particular en el panel solar.

"Nuestro enfoque puede ser intuitivo, "explicaron los investigadores." Por ejemplo, si tuviera que seleccionar una nave espacial usando esta luz láser, simplemente dibuja un círculo rápido en los paneles solares usando el láser. Por lo tanto, puede tener un alfabeto de gestos y comandos para hacer todo tipo de comandos básicos y controlar un enjambre. Puede elegir una nave espacial líder y una nave espacial que forme parte del grupo, separándolos en uno o más grupos. Puede dibujar una trayectoria / ruta y hacer que todo el grupo de naves espaciales siga esa ruta, etcétera."

La mayoría de los métodos existentes para el control de enjambres de naves espaciales implican el uso de dos terminales, uno para los operadores y otro para la nave espacial, que también se puede controlar con un joystick. Los comandos se dan típicamente usando líneas o conjuntos de instrucciones y esto hace que sea más fácil para los operadores cometer errores.

Enviar las instrucciones incorrectas a la nave espacial puede tener consecuencias catastróficas, potencialmente poner fin a una misión y causar millones o miles de millones en pérdidas. El enfoque basado en gestos ideado por los investigadores podría simplificar el control de los enjambres de naves espaciales, Previniendo errores y confusiones relacionadas con los comandos.

"Controlar flotas / enjambres de naves espaciales es un desafío, ya que trabaja en 3 dimensiones, en microgravedad, ", dijeron los investigadores." No hay up, abajo, etc. en el espacio. Nuestro enfoque para controlar muchas naves espaciales trasciende tales problemas, evitar que los operadores humanos tengan que imaginarse las cosas y, en su lugar, dejar que realicen tales acciones. Es tan intuitivo que la principal preocupación que surgió fue que los piratas informáticos y las personas nefastas pudieran aprender los mismos gestos y tomar el control de una flota de naves espaciales. Sin embargo, en nuestro enfoque, la seguridad no es una ocurrencia tardía, es la base del sistema ".

Al desarrollar su sistema, los investigadores priorizaron su seguridad. Por ejemplo, las propias señales láser se pueden codificar y pasar constantemente una cadena de contraseña modulada. Esto significa que aunque otro operador pueda ver los gestos involucrados en la operación, requerirían códigos de acceso para comandar otras naves espaciales.

Los operadores que manejan otro enjambre de naves espaciales cercanas pueden necesitar ver indicaciones de gestos de comando, ya que esto ayudaría a coordinar las interacciones de enjambre a enjambre. El enfoque ideado por los investigadores permite a los operadores cercanos ver estos gestos, pero les impide piratear el sistema y controlar otros enjambres. Para misiones que requieran mayor seguridad, las señales también se pueden codificar más, evitando por completo que otros se den cuenta de los comandos.

"Considerándolo todo, el enfoque permite una escala móvil de transparencia al comandar flotas o enjambres de naves espaciales, ", dijeron los investigadores." En algunos casos, Es importante que los demás vean lo que está sucediendo y sean conscientes de los comandos gestuales que se ejecutan por razones de seguridad. mientras que en otros casos debe estar completamente seguro y escondido ".

El enfoque ideado por los investigadores también podría aplicarse a otros enjambres robóticos, como grupos de vehículos aéreos no tripulados (UAV), vehículos terrestres no tripulados (UGV) y vehículos submarinos. En la actualidad, el equipo está trabajando en demostraciones de laboratorio interactivas de la tecnología utilizando robots terrestres.

"Esperamos mostrar la tecnología en acción y que la gente tenga una mejor apreciación de lo que se ha teorizado, ", dijeron los investigadores." Con estas demostraciones de robots terrestres, estamos constantemente en busca de patrocinadores y clientes potenciales ".

En el futuro, los investigadores esperan seguir avanzando en su enfoque para que pueda utilizarse en entornos específicos, por ejemplo para militares, aplicaciones de gestión del tráfico espacial y seguridad y salvamento. También han publicado recientemente un artículo de seguimiento, describiendo sus planes para demostrar la tecnología en el espacio.

"Nuestros grandes planes en el futuro son demostrar la tecnología en el espacio, ", dijeron los investigadores." Tenemos colaboradores como el profesor Vishnu Reddy que pueden ayudarnos a monitorear uno o varios enjambres de naves espaciales utilizando telescopios de última generación desde el suelo. También podríamos montar estos láseres para que funcionen en conjunto, usando telescopios para controlar la nave espacial ".

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