Naukowcy rozwijają sieci robotyczne w celu stworzenia inteligentnych satelitów

Naukowcy obecnie rozwijają niezależne sieci robotyczne, które współpracują ze sobą w celu stworzenia inteligentnych satelitów. Te inteligentne satelity mogą być następnie wykorzystane do naprawy innych satelitów w przestrzeni kosmicznej. Obecnie jest to bardzo trudne do wykonania, ponieważ satelity, które ulegają awarii, pozostają na orbicie Ziemi przez wiele lat, aż do momentu, gdy zostaną sprowadzone z powrotem do atmosfery przez grawitację.

Ou Ma, profesor z Uniwersytetu w Cincinnati, inżynieruje technologię robotyczną w celu naprawy satelitów na orbicie, zanim ulegną awarii. Kieruje on Laboratorium Inteligentnej Robotyki i Autonomii na uniwersytecie i chce stworzyć robotyczne satelity, które będą w stanie dokować z innymi satelitami w celu naprawy i uzupełnienia paliwa.

Najlepszy satelita naprawczy będzie w stanie wykonać wiele zadań, według Ma. Ma on długoletnie doświadczenie w różnych projektach związanych z ramionami robotycznymi na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, a także w dawnym programie wahadłowców kosmicznych.

W laboratorium Ma i starszy asystent badawczy Anoop Sathyan pracują nad sieciami robotycznymi, które działają niezależnie i współpracują przy wspólnym zadaniu.

W swoim najnowszym badaniu para wykorzystała grupę robotów i przetestowała je z nową grą, w której użyto sznurków, aby poruszyć załączony token do celu na stole. Każdy robot kontroluje jeden sznurek, więc potrzebują pomocy innych, aby poruszyć token do odpowiedniej pozycji. Aby to zrobić, zwalniają lub zwiększają napięcie sznurka w odpowiedzi na działania każdego robota.

Zespół wykorzystuje sztuczną inteligencję określaną jako logika rozmyta genetyczna i był w stanie uzyskać, aby trzy roboty, a później pięć, poruszyły token do pożądanej pozycji.

Wyniki badań i eksperymentów zostały opublikowane w czasopiśmie Robotica w tym miesiącu.

Gdy badacze wykorzystali pięć różnych robotów, dowiedzieli się, że zadanie może być wykonane nawet w przypadku awarii jednego z nich.

“To będzie szczególnie prawdziwe w przypadku problemów z większą liczbą robotów, gdzie odpowiedzialność poszczególnego robota będzie niska”, stwierdzili badacze.

Według Ma, każdy start satelity ma możliwość licznych problemów i jest prawie zawsze niemożliwe, aby coś zrobić, gdy satelita jest już wdrożony.

Na początku tego roku satelita Intelsat o wartości 400 milionów dolarów, o wielkości małego autobusu szkolnego, uległ awarii po osiągnięciu wysokiej orbity eliptycznej. Niektóre z pierwszych 60 satelitów Starlink wystrzelonych przez SpaceX (SPCX ) również uległy awarii w tym roku. W przypadku SpaceX satelity zostały zaprojektowane do orbity na niskiej wysokości, co spowodowało, że po kilku latach uległy zniszczeniu.

Najbardziej znany przypadek miał miejsce w 1990 roku, gdy Teleskop Kosmiczny Hubble’a został wdrożony. Później NASA dowiedziała się, że lustro było wygięte i następna misja naprawcza odbyła się na pokładzie wahadłowca Endeavour w 1993 roku. Misja ta miała na celu zastąpienie lustra, co pozwoliło na uzyskanie obrazów wszechświata z powrotem na Ziemię.

Wysłanie ludzi do przestrzeni kosmicznej w celu naprawy satelitów jest bardzo drogie, według Ma. Misje te mogą kosztować miliardy dolarów i są trudne do wykonania.

Problemy stają się bardziej widoczne za każdym razem, gdy satelita jest wystrzeliwany.

“Duże satelity komercyjne są drogie. Zużywają paliwo lub ulegają awarii”, powiedział Ma. “Chcieliby oni móc tam pójść i naprawić to, ale obecnie jest to niemożliwe”.

NASA planuje wystrzelić satelitę w 2022 roku, który będzie w stanie uzupełnić paliwo innych satelitów na niskiej orbicie Ziemi. Będą oni próbowali przechwycić i uzupełnić paliwo satelity rządowego Stanów Zjednoczonych. Projekt ten nosi nazwę Restore-L i ma być dowodem pojęcia naprawy satelitów w sposób autonomiczny, według NASA.

Firma Maxar z Kolorado będzie odpowiedzialna za infrastrukturę statku kosmicznego i ramiona robotyczne dla tego projektu.

Według Johna Lymera, głównego robotyka w Maxar, większość satelitów ulega awarii, ponieważ zużywają paliwo.

“Wycofujesz doskonały satelitę, ponieważ skończyło mu się paliwo”, powiedział.

“Ou Ma, z którym pracowałem przez wiele lat, pracuje nad organizacją spotkań i bliskości. Istnieją różne rozwiązania techniczne. Niektóre z nich będą lepsze niż inne. Chodzi o uzyskanie doświadczenia operacyjnego, aby dowiedzieć się, czyje algorytmy są lepsze i co redukuje ryzyko operacyjne najbardziej”.