Wetenschappers ontwikkelen robotnetwerken voor slimme satellieten

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 eens voorkomt. Omdat er geen echte oplossing is, komen de dure satellieten uiteindelijk na jaren in de atmosfeer terecht door de zwaartekracht.

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 wil robotische satellieten creëren die in staat zijn om andere satellieten aan te dokken 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 studie gebruikten het paar een groep robots en testten ze met een nieuw spel met touwen om een token te verplaatsen naar een doelwit op een tafel. Elke robot controleert één touw, dus ze hebben hulp van anderen nodig om de token naar de juiste plek te verplaatsen. Ze doen dit door de spanning op het touw te verminderen of te verhogen in reactie op elke actie van de robot.

Het team gebruikt een kunstmatige intelligentie genaamd genetische fuzzy logica, en ze konden de 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, ontdekten ze dat de taak kan worden voltooid, zelfs als er één van hen defect raakt.

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

Volgens Ma heeft elke satellietlancering de mogelijkheid van talloze problemen, en is het bijna altijd onmogelijk om iets te doen als de satelliet eenmaal is gelanceerd.

Eerder dit jaar faalde een satelliet van 400 miljoen dollar van Intelsat, even groot als een kleine schoolbus, na het bereiken van een hoge elliptische baan. Ook faalden enkele van de eerste 60 Starlink-satellieten die door SpaceX (SPCX ) werden gelanceerd. 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 vervormd was, en een latere reparatiemissie aan boord van de spaceshuttle Endeavour vond plaats in 1993. Die missie had als 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 groter.

“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 is van plan om in 2022 een satelliet te lanceren die in staat is om andere satellieten in een lage aardbaan bij te tanken. Ze zullen een Amerikaanse regeringsatelliet onderscheppen en bijtanken. Het project heet Restore-L en moet het bewijs zijn van het concept voor autonome satellietreparaties, volgens NASA.

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

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

“Je pensioneert een perfect goede satelliet omdat hij zonder brandstof kwam te zitten”, zei hij.

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