ロボットネットワークを開発してスマート衛星を作る科学者たち

科学者たちは現在、スマート衛星を作るために協力して働く独立したロボットネットワークを開発中である。そうしたスマート衛星は、将来は他の衛星を修理するために使用できる。現在、衛星が壊れたときに何らかの対処法を講じることは非常に難しい。実際、衛星が壊れることはかなり頻繁に起こる。解決策がないため、高価な衛星は地球を周回し続け、最終的に重力によって大気圏に戻されるまで何年も漂い続けることになる。

シンシナティ大学の教授であるオウ・マーは、衛星が壊れる前に軌道上の衛星を修理するロボット技術を開発している。彼は大学のインテリジェントロボティクスおよびオートノマスラボを運営しており、他の衛星とドッキングして修理や給油を行うことができるロボット衛星を作成したいと考えている。

マーによると、最も優れた修理衛星は複数のタスクを実行できるものである。彼は国際宇宙ステーションや旧スペースシャトル計画におけるロボットアームに関するプロジェクトで長いキャリアを持っている。

研究所では、マーとシンシナティ大学のシニアリサーチアソシエイトであるアヌープ・サスヤンが、独立して協力して共同タスクに取り組むロボットネットワークを開発中である。

彼らの最新の研究では、ロボットのグループを使用し、テーブル上の目標のスポットに付いたトークンを動かすための新しいゲームを実験した。ロボットはそれぞれ一本のストリングを制御し、他のロボットの助けを借りてトークンを正しいスポットに動かさなければならない。そうするために、各ロボットのアクションに応じてストリングの張力を緩めるか増加させる。

チームは、遺伝的ファジーロジックと呼ばれる人工知能を使用し、3つのロボット、後に5つのロボットを使用してトークンを目的のスポットに動かすことができた。

研究と実験の結果は、今月の《ロボティカ》誌に掲載された。

研究者たちが5つの異なるロボットを使用したとき、1つのロボットが故障したとしてもタスクを完了できることがわかった。

「これは特に、ロボットの数が多い場合に当てはまり、個々のロボットの信頼性は低くなる」と研究者たちは結論付けた。

マーによると、衛星の打ち上げには数えきれない問題が潜んでいるが、打ち上げられたら何らかの対処法を講じることはほとんど不可能である。

今年の初め、4億ドル相当のインテルサット衛星が、高度楕円軌道に到達した後に故障した。スペースXが打ち上げた最初の60個のスターリンク衛星も今年故障した。スペースXの場合、衛星は低高度で地球を周回するように設計されており、数年で大気圏に戻る。

最も有名な例は1990年に発生したハッブル宇宙望遠鏡の打ち上げである。NASAは後に望遠鏡の鏡が歪んでいたことを発見し、1993年にスペースシャトルエンデバーを使用した修理ミッションを実行した。そのミッションは、地球にイメージを送り返すことができるように鏡を交換することを目的としたものであった。

マーによると、衛星を修理するために人間を宇宙に送ることは非常に高価である。ミッションの費用は数十億ドルかかり、完了することも難しい。

衛星が打ち上げられるたびに問題はより深刻になる。

「大きな商業衛星は高価である。燃料が不足したり故障したりして壊れてしまう。修理したいが、現在は不可能だ」とマーは述べた。

NASAは2022年に低地球軌道上の他の衛星に給油できる衛星を打ち上げることを計画している。アメリカ政府の衛星と給油を行うことを目的としている。このプロジェクトはRestore-Lと呼ばれ、NASAによると、自律的な衛星修理の概念実証となる予定である。

コロラド州のマクサール社が、このプロジェクトの宇宙船インフラストラクチャーとロボットアームを担当する。

マクサール社のチーフロボティクスエンジニアであるジョン・ライマーによると、多くの衛星が燃料不足で故障する。

「ガスが切れたので、完全に機能する衛星を廃棄することになる」と彼は述べた。

「オウ・マーは私が何年も一緒に仕事をしてきた人で、ランデブーと近接組織化について研究している。様々な技術的な解決策がある。どれが優れているか、どれが運用リスクを最も軽減するかを知るために、運用実験を行う必要がある」とライマーは述べた。