A NASA está planejando uma missão para demonstrar a capacidade de reparar e atualizar satélites na órbita da Terra. A missão, chamada OSAM-1 (On-orbit Servicing, Assembly, and Manufacturing-1), enviará uma espaçonave robótica equipada com braços robóticos e todas as ferramentas e equipamentos necessários para consertar, reabastecer ou prolongar a vida útil dos satélites, mesmo que os satélites não foram projetados para serem atendidos em órbita.
O primeiro voo de teste do OSAM-1 está programado para ser lançado não antes de 2026 e irá para a órbita baixa da Terra para se encontrar, agarrar e atracar com o Landsat 7, um satélite de observação da Terra que está em órbita desde 1999. A missão realizará uma primeiro teste de demonstração de reabastecimento de seu tipo e, em seguida, realoque o satélite para uma nova órbita. Embora algumas partes da missão sejam autônomas, teleoperadores humanos conduzirão muitos dos procedimentos e manobras remotamente da Terra.

A NASA diz que reparar satélites – em vez de apenas deixar naves extintas à deriva na órbita da Terra – ajuda a diminuir os detritos espaciais para criar um futuro mais sustentável para a exploração espacial. Além disso, o voo de teste avaliará a montagem e fabricação robótica em órbita, que muitos veem como tecnologia necessária para o futuro, como fazer manutenção durante missões humanas de longa duração em nosso Sistema Solar e construir e manter estruturas em órbita da lua ou Marte.

A ideia original para uma espaçonave de manutenção de satélites é uma criação do famoso engenheiro da NASA Frank Cepollina, que tem um histórico de reparo de espaçonaves em órbita. Ele liderou as equipes encarregadas de planejar e coreografar as cinco missões de manutenção do Telescópio Espacial Hubble. Ele ajudou a projetar as ferramentas e procedimentos especializados que os astronautas usariam para reparar e atualizar com sucesso o Hubble, mantendo o venerável telescópio operando por anos a mais do que o projetado e permitindo que melhores instrumentos e tecnologia fossem instalados em cada missão sucessiva. Ele também liderou equipes que desenvolveram técnicas para reparar outros satélites durante os primeiros dias da era dos ônibus espaciais.

“Para mim, é surpreendente que simplesmente joguemos satélites em órbita”, Cepollina me disse em 2016, quando visitei o Centro de Operações Robóticas no que era então chamado de Escritório de Capacidades de Manutenção de Satélites no Goddard Space Flight Center da NASA. "Parecia que deveríamos encontrar uma maneira de consertar esses satélites por razões econômicas e pelos benefícios científicos que poderíamos obter. Eu queria encontrar uma maneira de consertar e atualizar os satélites."

Cepollina, agora com 85 anos, se aposentou recentemente da NASA, mas orientou e treinou várias gerações de engenheiros, nunca desistindo de seu sonho de consertar satélites. Após várias propostas de missões de serviço, o conceito foi oficialmente reconhecido como uma missão e alcançou o status de "item de linha" no orçamento da NASA. Mas ainda há muito trabalho a ser feito para estar pronto para o lançamento até 2026.

"Quando você faz algo pela primeira vez, há muitas novas tecnologias e procedimentos, e você inerentemente se depara com obstáculos e contratempos, e não somos diferentes", disse Ross Henry, gerente de carga útil do OSAM-1, em uma entrevista. com Universo Hoje. "Estamos lidando com vários novos sistemas, como um novo sistema lidar (Light Detection and Ranging), um sistema exclusivo de transferência de propelente e dois braços robóticos [um é um backup redundante] que podem usar onze ferramentas e adaptadores exclusivos, cada um com um propósito como parte da missão."

O objetivo principal do primeiro voo de teste do OSAM-1 será reabastecer o Landsat 7, que fica a cerca de 705 km (440 milhas) acima da Terra. Mas como o Landsat 7 - como muitos satélites - nunca foi feito para manutenção ou mesmo visto novamente, a espaçonave OSAM-1 não pode simplesmente parar ao lado de outro satélite e conectar a mangueira de combustível.

Primeiro, o OSAM-1 precisará se aproximar o suficiente para um dos braços do robô agarrar o Landsat 7 e, em seguida, realizar manobras de acoplamento, usando o grampo de acoplamento original ou o anel Marman no satélite.

"Então, teremos muito trabalho a fazer para ter acesso ao local de abastecimento", explicou Henry. "Os operadores remotos do OSAM-1 terão que cortar a manta térmica de isolamento multicamada e movê-la para fora do caminho para expor as válvulas de enchimento/drenagem. Mas quando elas foram fechadas antes do lançamento, essas válvulas foram cobertas com fios de trava, então teremos que usar tesouras especializadas e cortá-las. Além disso, há tampas de segurança redundantes que removeremos."

O OSAM-1 transportará 122 kg (270 lbs) de combustível, e o plano é transferir 115 kg (250 lbs) para o Landsat 7, usando o braço robótico e um sistema de mangueira retrátil.

Claro, tudo isso está acontecendo enquanto ambas as espaçonaves estão viajando a cerca de 26.500 km/h (16.500 mph). O OSAM-1 carrega seis câmeras de operações de encontro e proximidade para uso ao se aproximar do Landsat 7. Outras vinte e uma câmeras fazem parte de um sistema de sensor de visão especializado para permitir que os teleoperadores vejam as operações de todos os ângulos, e os holofotes fornecem iluminação para o trabalho. continuam mesmo durante a noite orbital, que acontece a cada 50 minutos. O período orbital do Landsat 7 é de 99 minutos.

O Centro de Operações Robóticas de Goddard inclui um banco de testes especializado com paredes pretas forradas por cortinas para que, quando as luzes são desligadas, simule a escuridão do espaço. Isso permite um treinamento totalmente imersivo com modelos em escala real do Landsat 7 e OSAM-1.

Anteriormente, essa missão era conhecida como Restore-L e se concentrava exclusivamente no reabastecimento e reparo. Mas em fevereiro de 2019 foi adicionado um novo componente à missão, chamado Space Infrastructure Dexterous Robot (SPIDER).

"Isso adiciona a parte de 'montagem e fabricação' do OSAM-1", disse Henry. "Assim que terminarmos com o Landsat 7, vamos lançá-lo e depois partir e fazer a parte de montagem e fabricação."

O SPIDER inclui seu próprio braço robótico de 5 metros (16 pés) de comprimento, elevando o número total de braços robóticos voando no OSAM-1 para três. O SPIDER montará uma antena de comunicação funcional de 3 metros (9 pés), construída a partir de peças trazidas para o espaço, e demonstrará a transmissão em banda Ka com uma estação terrestre.

O SPIDER também fabricará um feixe composto leve de 32 pés (10 metros) para verificar a capacidade de construir grandes estruturas de espaçonaves em órbita.

O desenvolvimento de todos os sistemas, ferramentas e técnicas tem exigido contribuições de diversas áreas da tecnologia.

"Temos muitos engenheiros de nicho trabalhando conosco que sabem dessas coisas e fazem isso dia após dia", disse Henry. "Alguns de nossos engenheiros mais exclusivos são os robóticos que sabem como os braços foram construídos e entendem as nuances das articulações e mecanismos - como quais poses você pode e não pode colocar o braço, ou se uma articulação do cotovelo falha, eles sabem como você ainda pode mover o efetor final com os outros seis atuadores. Temos uma força de trabalho realmente grande que mergulhou fundo na parte técnica desta missão por vários anos. Eles são todos líderes em seu campo, eu não acho que há outro time como eles no país ou talvez até no mundo."

Encontrar um satélite candidato adequado para ser o sujeito experimental para esta missão de demonstração levou vários anos de negociações, disse Henry, pois os requisitos eram específicos e tinha que ser um satélite de propriedade do governo.

"Precisávamos de uma agência governamental que estivesse disposta a fazer com que seu satélite fosse o primeiro a demonstrar essa tecnologia", disse Henry. "O Landsat 7 se encaixa no projeto por várias razões. Está em uma órbita de fácil acesso e está no final de sua vida útil em termos de geração de ciência. O Landsat 9 já foi lançado e está sendo colocado em serviço, então seu sucessor já está funcionando."

A missão científica nominal do Landsat 7 terminou em 6 de abril de 2022 e seu principal instrumento científico, o Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM +) foi colocado em modo de espera. Mas seus vinte e dois anos de operação forneceram dados substanciais sobre gestão e avaliação da cobertura da terra, estudos de mudanças globais e mapeamento.

A missão financiada e de linha de base para o OSAM 1 é "uma e concluída", onde, uma vez concluída a manutenção, reabastecimento e, em seguida, a parte de montagem e fabricação da missão, está programada para ser desorbitada e queimar na atmosfera da Terra.

"Com isso dito, reconhecemos que estamos pilotando um veículo muito capaz com combustível disponível", disse Henry, "portanto, há muitas pessoas que gostariam de nos ver fazer uma missão de acompanhamento enquanto estivermos em órbita. agora, nada foi anunciado ou financiado."

Henry disse que está honrado e animado por liderar o esforço para tornar realidade o sonho de Frank Cepollina em ter um verdadeiro "reboque" de serviço por satélite em órbita. Cepollina também tem outro sonho, que frotas desses satélites semelhantes a caminhões de reboque possam construir estruturas no espaço, não apenas habitats, mas grandes telescópios espaciais com a capacidade de capturar imagens diretas de exoplanetas distantes, por exemplo.

“O que estamos demonstrando na parte de montagem e fabricação está lançando as bases para futuros avanços na busca por vida extraterrestre e, esperançosamente, na colonização do Sistema Solar”, disse Henry. “Daqui a décadas, acho que você poderá rastrear isso até o OSAM-1 ser a primeira missão dos EUA a demonstrar essas capacidades em órbita”. + Explorar mais

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