Forskare utvecklar robotnätverk för att skapa smarta satelliter

Forskare utvecklar för närvarande oberoende robotnätverk som arbetar tillsammans för att skapa smarta satelliter. Dessa smarta satelliter kan sedan användas för att reparera andra satelliter i rymden. För närvarande är det extremt svårt att göra något åt trasiga satelliter, vilket händer ganska ofta. Eftersom det inte finns någon riktig lösning hamnar de dyra satelliterna i omloppsbanan runt jorden i åratal tills de dras tillbaka till atmosfären av gravitationen.

Ou Ma, en professor från University of Cincinnati, utvecklar robotteknologi för att reparera satelliterna i omloppsbanan innan de går sönder. Han driver Intelligent Robotics and Autonomous Lab vid universitetet och vill skapa robotiska satelliter som kan docka med andra satelliter för reparation och bränsle.

Den bästa reparationssatelliten kommer att kunna utföra flera uppgifter, enligt Ma. Han har en lång karriär med olika projekt som handlar om robotarmar på den internationella rymdstationen och det tidigare rymdshuttleprogrammet.

I labbet arbetar Ma och UC:s seniorforskare Anoop Sathyan med robotnätverk som arbetar oberoende och samarbetar på en gemensam uppgift.

I sin senaste studie använde duon en grupp robotar och testade dem med ett nytt spel som involverade strängar för att flytta en fäst token till en målpunkt på ett bord. Robotarna kontrollerar var sin sträng, så de behöver hjälp av andra för att flytta token till rätt plats. För att göra detta släpper eller ökar de spänningen på strängen som svar på varje robots handling.

Teamet använder en artificiell intelligens som kallas genetisk fuzzy logik, och de kunde få tre robotar, senare fem, att flytta token till den önskade platsen.

Resultaten från forskningen och experimenten publicerades i tidskriften Robotica den här månaden.

När forskarna använde fem olika robotar, lärde de sig att uppgiften kan slutföras även om en av dem fungerar dåligt.

“Detta kommer att vara särskilt sant för problem med större antal robotar där ansvar för en enskild robot kommer att vara lågt”, drog forskarna slutsatsen.

Enligt Ma har varje satellituppskjutning möjligheten till otaliga problem, och det är nästan alltid omöjligt att göra något åt det när satelliten är utplacerad.

Tidigare i år gick en Intelsat-satellit på 400 miljoner dollar, lika stor som en liten skolbuss, sönder efter att ha nått en hög elliptisk omloppsbanan. En del av de första 60 Starlink-satelliterna som sköts upp av SpaceX (SPCX ) gick också sönder i år. I fallet med SpaceX var satelliterna utformade för att kretsa runt jorden på låg höjd, vilket orsakade att de gick sönder efter några år.

Det mest kända fallet inträffade 1990 när rymdteleskopet Hubble sköts upp. NASA lärde sig senare att spegeln var krökt, och en efterföljande reparation uppdrag ombord på rymdfärjan Endeavour ägde rum 1993. Det uppdraget syftade till att ersätta spegeln, vilket möjliggjorde att bilder av universum kunde skickas tillbaka till jorden.

Att skicka människor till rymden för att reparera satelliter är extremt dyrt, enligt Ma. Uppdragen kan kosta miljarder dollar och är svåra att slutföra.

Problem blir mer framträdande varje gång en satellit skjuts upp.

“Stora kommersiella satelliter är dyra. De tar slut på bränsle eller fungerar dåligt eller går sönder”, sa Ma. “De skulle vilja kunna gå upp där och reparera det, men nu är det omöjligt”.

NASA planerar att skjuta upp en satellit 2022 som kan tanka andra satelliter i låg omloppsbanan runt jorden. De kommer att försöka interceptera och tanka en satellit som tillhör den amerikanska regeringen. Projektet kallas Restore-L, och det förväntas vara bevis för konceptet för autonom satellitreparation, enligt NASA.

Maxar, ett företag från Colorado, kommer att ansvara för rymdfarkostens infrastruktur och robotarmar för projektet.

Enligt John Lymer, chefsrobotiker på Maxar, går de flesta satelliter sönder för att de tar slut på bränsle.

“Du pensionerar en fullständigt fungerande satellit för att den har slut på bensin”, sa han.

“Ou Ma, som jag har arbetat med i många år, arbetar med möten och närhetsorganisation. Det finns alla sorters tekniska lösningar där ute. Vissa kommer att vara bättre än andra. Det handlar om att få operativ erfarenhet för att ta reda på vilkas algoritmer är bättre och vad som minskar den operativa risken mest”, sa han.