Wetenschappers ontwikkelen robotnetwerken om slimme satellieten te maken

Wetenschappers zijn momenteel onafhankelijke robotnetwerken aan het ontwikkelen die samenwerken om slimme satellieten te creëren. Deze slimme satellieten kunnen dan worden gebruikt om andere satellieten in de ruimte te repareren. Momenteel is het extreem moeilijk om iets te doen aan kapotte satellieten, wat nogal vaak voorkomt. Omdat er geen echte oplossing is, komen de dure satellieten jarenlang in een baan om de aarde te zitten totdat ze door de zwaartekracht terug in de atmosfeer worden getrokken.

Ou Ma, een professor van de Universiteit van Cincinnati, ontwikkelt robottechnologie om de satellieten in een baan te repareren voordat ze kapot gaan. Hij leidt het Intelligent Robotics and Autonomous Lab aan de universiteit en hij wil robotische satellieten creëren die in staat zijn om aan te meren bij andere satellieten voor reparaties en bijtanken.

De beste reparatiesatelliet zal in staat zijn om meerdere taken uit te voeren, volgens Ma. Hij heeft een lange carrière met verschillende projecten die te maken hebben met robotarmen op het Internationaal Ruimtestation en het voormalige spaceshuttleprogramma.

In het lab werken Ma en UC-senior onderzoeker Anoop Sathyan aan robotnetwerken die onafhankelijk en samenwerken aan een gemeenschappelijke taak.

In hun laatste onderzoek gebruikten het paar een groep robots en testten ze met een nieuw spel met touwen om een token dat aan het touw was bevestigd naar een doelwit op een tafel te verplaatsen. De robots controleren elk een touw, dus ze hebben de hulp van anderen nodig om de token naar de juiste plek te verplaatsen. Daarvoor geven ze het touw los of verhogen de spanning op het touw als reactie op elke actie van de robot.

Het team gebruikt een kunstmatige intelligentie die genetische fuzzy logica wordt genoemd, en ze konden drie robots, later vijf, de token naar de gewenste plek verplaatsen.

De resultaten van het onderzoek en de experimenten werden deze maand gepubliceerd in het tijdschrift Robotica .

Toen de onderzoekers vijf verschillende robots gebruikten, leerden ze dat de taak kan worden voltooid, zelfs als een van hen defect raakt.

“Dit zal vooral waar zijn voor problemen met een groter aantal robots, waar de aansprakelijkheid van een individuele robot laag zal zijn”, concludeerden de onderzoekers.

Volgens Ma heeft elke satellietlancering de mogelijkheid van ontelbare problemen, en het is bijna altijd onmogelijk om er iets aan te doen zodra de satelliet is gelanceerd.

Eerder dit jaar faalde een Intelsat-satelliet van 400 miljoen dollar, even groot als een kleine schoolbus, na een hoge elliptische baan te hebben bereikt. Ook enkele van de eerste 60 Starlink-satellieten die door SpaceX werden gelanceerd, faalden dit jaar. In het geval van SpaceX waren de satellieten ontworpen om de aarde op een lage hoogte te omcirkelen, waardoor ze na een paar jaar zouden afnemen.

Het meest bekende geval vond plaats in 1990, toen de Hubble-ruimtetelescoop werd gelanceerd. NASA ontdekte later dat de spiegel was vervormd, en een daaropvolgende reparatiemissie aan boord van de spaceshuttle Endeavor vond plaats in 1993. Die missie had tot doel de spiegel te vervangen, zodat beelden van het universum terug naar de aarde konden worden gestuurd.

Het sturen van mensen naar de ruimte om satellieten te repareren is extreem duur, volgens Ma. De missies kunnen miljarden dollars kosten en zijn moeilijk uit te voeren.

De problemen worden elke keer dat een satelliet wordt gelanceerd meer prominent.

“Grote commerciële satellieten zijn duur. Ze raken zonder brandstof of falen of breken”, zei Ma. “Ze zouden graag naar boven gaan en het repareren, maar tegenwoordig is dat onmogelijk.”

NASA wil in 2022 een satelliet lanceren die in staat is om andere satellieten in een lage baan om de aarde te herbevoorraden. Ze zullen een Amerikaanse regeringsatelliet onderscheppen en herbevoorraden. Het project heet Restore-L en het moet het bewijs zijn van het concept voor autonome satellietreparaties, volgens NASA.

Maxar, een bedrijf uit Colorado, zal verantwoordelijk zijn voor de ruimtevaartuig-infrastructuur en robotarmen voor het project.

Volgens John Lymer, hoofd roboticist bij Maxar, falen de meeste satellieten omdat ze zonder brandstof komen te zitten.

“Je moet een perfect goede satelliet buiten gebruik stellen omdat hij zonder benzine is gekomen”, zei hij.

“Ou Ma, met wie ik al jaren heb samengewerkt, werkt aan rendez-vous en proximiteitsorganisatie. Er zijn allerlei technische oplossingen beschikbaar. Sommige zullen beter zijn dan andere. Het gaat erom om operationele ervaring op te doen om te ontdekken wiens algoritmes beter zijn en wat de operationele risico’s het meest vermindert.”

.