Vitenskapsmenn utvikler robotnettverk for å lage smarte satellitter

Vitenskapsmenn utvikler for tiden uavhengige robotnettverk som arbeider sammen for å lage smarte satellitter. Disse smarte satellittene kan deretter brukes til å reparere andre satellitter i rommet. For tiden er det ekstremt vanskelig å gjøre noe med feilfunksjonelle satellitter, noe som skjer ganske ofte. Fordi det ikke finnes noen reel løsning, ender de dyre satellittene med å gå i bane rundt jorden i årevis før de trekkes tilbake inn i atmosfæren av gravitasjonen.

Ou Ma, en professor fra University of Cincinnati, utvikler robotteknologi for å reparere satellittene i bane før de feiler. Han leder Intelligent Robotics and Autonomous Lab ved universitetet, og han ønsker å lage robot-satellitter som kan koble seg til andre satellitter for reparasjon og drivstoffpåfylling.

Den beste reparasjonssatellitten vil være i stand til å utføre flere oppgaver, ifølge Ma. Han har en lang karriere med ulike prosjekter som omhandler robotarmene på Den internasjonale romstasjonen, samt det tidligere romfergeprogrammet.

I laboratoriet arbeider Ma og UCs seniorforskningsmedarbeider Anoop Sathyan med robotnettverk som arbeider uavhengig og samarbeidende på en felles oppgave.

I deres siste studie brukte de en gruppe roboter og testet dem med en nytt spill som involverer strenger for å flytte en festet token til et mål på et bord. Hver robot kontrollerer en streng, så de trenger hjelp fra andre for å flytte tokenet til riktig sted. For å gjøre dette, slipper eller øker de spenningen på strengen i respons til hver robots handling.

Teamet bruker en kunstig intelligens kalt genetisk fuzzy logikk, og de var i stand til å få tre roboter, senere fem, til å flytte tokenet til ønsket sted.

Resultatene av forskningen og eksperimentene ble publisert i tidsskriftet Robotica denne måneden.

Da forskerne brukte fem forskjellige roboter, fant de ut at oppgaven kan fullføres selv om en av dem feiler.

“Dette vil være spesielt sant for problemer med større antall roboter hvor ansvarligheten for en enkelt robot vil være lav”, konkluderte forskerne.

Ifølge Ma har hver satellittlansering muligheten for talløse problemer, og det er nesten alltid umulig å gjøre noe med det en gang satellitten er deployert.

Tidligere i år feilfunksjonerte en Intelsat-satellitt på 400 millioner dollar, like stor som en liten skolebuss, etter å ha nådd en høy elliptisk bane. Noen av de første 60 Starlink-satellittene lansert av SpaceX (SPCX ) feilfunksjonerte også i år. I tilfelle SpaceX var satellittene designet til å gå i bane rundt jorden i lav høyde, noe som førte til at de forsvant etter noen få år.

Det mest kjente tilfelle skjedde i 1990 da Hubble-romteleskopet ble deployert. NASA lærte senere at speilet var deformert, og en påfølgende reparasjonsoppdrag ombord på romfergen Endeavour fant sted i 1993. Denne oppdraget gikk ut på å erstatte speilet, noe som tillot bilder av universet å nå jorden.

Å sende mennesker til rommet for å reparere satellitter er ekstremt dyrt, ifølge Ma. Oppdragene kan koste milliarder av dollar og er vanskelige å fullføre.

Problemene blir mer fremtredende hver gang en satellitt lanseres.

“Store kommersielle satellitter er dyre. De går tom for drivstoff eller feilfunksjoner eller bryter sammen”, sa Ma. “De ville gjerne kunne gå opp der og reparere det, men i dag er det umulig”.

NASA planlegger å lansere en satellitt i 2022 som kan påfylle drivstoff til andre satellitter i lav jordbane. De skal forsøke å interceptere og påfylle en amerikansk regjeringsatellitt. Prosjektet kalles Restore-L, og det forventes å være bevis på konseptet for autonome satellittreparasjoner, ifølge NASA.

Maxar, et selskap fra Colorado, vil være ansvarlig for romfartøysinfrastrukturen og robotarmene for prosjektet.

Ifølge John Lymer, sjefrobotiker hos Maxar, feilfunksjoner de fleste satellittene fordi de går tom for drivstoff.

“Du pensjonerer en fullstendig god satellitt fordi den gikk tom for bensin”, sa han.

“Ou Ma, som jeg har arbeidet med i mange år, arbeider med møte og nærhetsorganisering. Det finnes alle mulige tekniske løsninger der ute. Noen vil være bedre enn andre. Det handler om å få operasjonell erfaring for å finne ut hvis algoritmer er bedre og hva som reduserer operasjonell risiko mest”.