Se você quiser construir ou consertar algo no espaço, você pode pensar que precisa de um humano para fazer isso. Mas e se você não fez? E se uma espaçonave robótica pudesse ser usada para reabastecer satélites em órbita, adicionar novos instrumentos a máquinas desatualizadas e até mesmo construir estruturas inteiras no espaço?

Esta ideia de manutenção no espaço é sonhada há muito tempo, mas agora está se tornando uma realidade. No mês passado, um satélite da empresa de defesa norte-americana Northrop Grumman atracou com outro satélite em órbita, prolongando sua vida por vários anos e anunciando uma nova era emocionante para missões robóticas em órbita.

Com mais de 3, 000 satélites mortos em órbita hoje, Encontrar maneiras de consertar satélites antigos com robôs pode nos ajudar a reduzir a quantidade de lixo espacial ao redor da Terra. E se também podemos usar espaçonaves robóticas para construir estruturas em órbita, pode abrir novas portas para missões espaciais emocionantes no futuro.

Encontro e encaixe

Um dos maiores desafios da realização de serviços no espaço é fazer com que duas espaçonaves se encontrem e atracem em órbita. Para tornar a robótica espacial bem-sucedida, as empresas precisam ter certeza de que podem se aproximar de uma espaçonave alvo de forma lenta e segura, e, em seguida, fixe-o sem causar nenhum dano.

A missão Northrop Grumman foi notável porque a espaçonave alvo não foi projetada para receber manutenção. Mas, observa Sabrina Andiappane da especialista em satélites Thales Alenia Space da França, que coordena um projeto chamado EROSS, se pudermos lançar satélites com a manutenção em mente, o processo pode ser simplificado.

"O objetivo da (missão Northrop Grumman) era atender a um satélite que não estava pronto para ser atendido, "ela disse." Nosso objetivo é fazer isso para os satélites que serão preparados e, portanto, será mais eficiente se você quiser estender sua vida útil. "

Ainda este ano, a equipe EROSS planeja praticar o acoplamento de uma espaçonave 'caçadora' a uma espaçonave cliente. Em um laboratório, duas espaçonaves simuladas serão seguradas por braços robóticos para simular estar no espaço, e o caçador se aproximará da outra espaçonave e se encaixará autonomamente - uma qualidade desejável para limitar as chances de erro humano.

Uma vez encaixado, o caçador pode então instalar novos instrumentos e reabastecer o satélite do cliente. Se o processo puder ser o mais simples possível, muitas dessas missões poderão ser realizadas em órbita com relativa facilidade.

"O objetivo do EROSS é (se preparar) para missões reais, "disse Andiappane." Temos vários blocos de construção, como sensores, pinças e algoritmos necessários para realizar o encontro. E vamos demonstrar essa capacidade. "

O próprio ambiente espacial apresenta alguns desafios para as missões de manutenção robótica. Uma é a terceira lei de Newton - toda ação tem uma reação igual e oposta. Isso significa que no espaço, se você tentar usar um braço robótico para mover algo, você também moverá sua espaçonave.

"Na microgravidade, cada movimento cria uma reação em toda a estrutura, "disse o Dr. Thierry Germa da empresa francesa de geoinformação Magellium.

Espelho

Dr. Germa coordena um projeto chamado PULSAR, que está investigando como construir grandes estruturas em órbita com robôs, como grandes espelhos para futuros telescópios espaciais. Em 2021, A NASA planeja lançar o Telescópio Espacial James Webb (JWST), um veículo com um grande espelho de 6,5 metros para estudar o universo. Contudo, O espelho do JWST está atingindo o limite do que cabemos em um foguete. Então, PULSAR está procurando outra maneira de colocar um grande espelho em órbita, lançando-o em partes e construindo-o no espaço.

Para superar o problema da terceira lei de Newton, a espaçonave robótica precisará ajustar sua orientação para compensar este movimento durante a construção do espelho, mantendo a espaçonave estável e estável. Devido à complexidade deste processo, não será possível ter um humano operando remotamente a espaçonave robótica, conhecido como teleoperação. Em vez de, a automação será a chave.

"O processo de montagem deve ser totalmente validado e protegido porque não é possível ter um humano no circuito, "disse o Dr. Germa.

A PULSAR praticará a montagem dos diferentes segmentos do espelho principal de um telescópio simulado em uma piscina ainda este ano. Em última análise, a equipe planeja produzir uma simulação realista de como um espelho de 10 metros de diâmetro, feito de 36 segmentos diferentes, poderia ser construído em órbita. E este mesmo processo pode ser usado para construir outras estruturas em órbita, como grandes antenas para satélites de telecomunicações, ou talvez até painéis solares para espaçonaves.

Atualizações

Os pesquisadores também estão trabalhando em atualizações de satélites no espaço para estender a vida útil do equipamento que orbita a Terra e diminuir a necessidade de continuar a lançar satélites mais novos para substituir os antigos.

Uma solução é projetar satélites com módulos diferentes, ou segmentos, que pode ser facilmente substituído por uma espaçonave de manutenção robótica.

Professor Xiu Yan da Universidade de Strathclyde, UK e seus colegas estão trabalhando nisso. “Estamos tentando desenvolver uma solução para garantir a sustentabilidade do uso futuro do espaço, " ele disse.

Ele coordena o projeto MOSAR, que visa desenvolver um satélite de código aberto que pode ser facilmente reaproveitado no espaço. "Em particular, pretendemos ter manutenção orbital, recursos de manutenção e extensão de vida (para satélites). "

Cada módulo teria cerca de 40 centímetros de diâmetro, com um braço robótico capaz de separá-los autonomamente de um satélite ou adicionar novos. Usando um design padronizado, qualquer satélite pode ser facilmente atualizado por meio de um satélite de serviço robótico, sem a necessidade de lançar um substituto.

Ainda este ano, o projeto realizará uma demonstração desta tecnologia modular em um laboratório, usando um braço robótico para praticar a fixação de diferentes módulos a um satélite simulado. E finalmente, em vez de um satélite operando por um tempo limitado em órbita, suas missões poderiam se tornar infinitas.

"Eles podem ficar lá o tempo que você quiser, "disse o Prof. Yan." É uma mudança de paradigma. Com esta nova geração de satélites no espaço, será possível atualizá-los. Então, em vez de enviar um novo satélite, você pode enviar uma pequena atualização para uma estrutura de satélite existente para garantir o uso e o acesso ao espaço a longo prazo e a preços acessíveis. "