Роботизация DARPA

Nov 01, 2023

Никаких возможностей для визуальной диагностики, модернизации или ремонта компонентов спутника не существует.

Все испытания на уровне компонентов в рамках программы DARPA по роботизированному обслуживанию геосинхронных спутников (RSGS) завершены, а запуск демонстрационной миссии на орбите запланирован на 2024 год.

Целью RSGS является обеспечение возможности проверки и обслуживания спутников на геосинхронной околоземной орбите (GEO), где сотни спутников обеспечивают связь, метеорологию, национальную безопасность и другие жизненно важные функции.

В настоящее время не существует возможностей визуальной диагностики, модернизации или ремонта неисправных компонентов спутника.

В течение оставшейся части этого года инженеры завершат испытания аппаратного и программного обеспечения летного робота. Интеграция роботизированной полезной нагрузки с автобусом космического корабля начнется в 2023 году, после чего пройдут испытания и проверка объединенной системы.

После запуска в 2024 году базовый аппарат будет использовать высокоэффективную электрическую двигательную установку для подъема на ГСО. Программа предполагает, что после периода проверки и калибровки в 2025 году начнутся работы по обслуживанию спутников на орбите.

«Мы стремимся создать постоянные оперативные возможности ловких роботов на геостационарной околоземной орбите», — сказала Ана Саплан, менеджер программы RSGS в офисе тактических технологий DARPA. «Это позволит осуществлять ремонт и модернизацию спутников на орбите, продлевать срок их службы, расширять возможности существующих спутников, повышать отказоустойчивость космических кораблей и повышать надежность нынешней космической инфраструктуры США».

В 2020 году DARPA заключило партнерское соглашение с SpaceLogistics, компанией Northrop Grumman, чтобы предоставить автобус космического корабля, запуск и эксплуатацию интегрированного космического корабля в обмен на возможность использовать роботизированную полезную нагрузку для предоставления коммерческого обслуживания после выхода на орбиту.

DARPA финансирует Исследовательскую лабораторию ВМС США (NRL), которая возглавит разработку возможностей роботизированного обслуживания RSGS. Орбитальная система, которую предоставляет DARPA, будет включать в себя два роботизированных манипулятора, несколько роботизированных инструментов, орбитальное контрольно-калибровочное оборудование, порты для хранения оборудования, камеры и освещение, а также соответствующие блоки авионики, на которых установлено современное программное обеспечение для управления полетом робототехники.

Каждая рука состоит из семи высокопрочных и высокопроизводительных шарниров, а также привода инструмента. Коробки авионики обеспечивают питание, передачу данных и управление оружием.

«Благодаря государственно-частному партнерству DARPA поможет продвинуть эту технологию от демонстрации до эксплуатационной готовности», — сказал Саплан. «Вскоре, вместо того, чтобы отправлять спутники в космический мусор из-за поломки детали или отсутствия топлива, наш робот-механик будет совершать ремонтные «сервисные вызовы» в космосе».

Рычаги RSGS достаточно прочны, чтобы их можно было полностью протестировать в условиях земной гравитации. Лишь немногие другие роботизированные манипуляторы для космических полетов, как бывшие в прошлом, так и находящиеся в стадии разработки, отвечают этому критерию конструкции. Эта уникальная характеристика делает эту комбинированную систему обслуживания исключительно работоспособной на орбите, а также полностью пригодной для наземных испытаний.

Чтобы обеспечить выживание RSGS во время стрессовых ситуаций при запуске и многих лет эксплуатации в суровых условиях космоса, перед запуском как роботизированная полезная нагрузка RSGS, так и автобус, предоставленный партнерами, пройдут обширные испытания.

Основные испытания включают испытания базовой функциональности, вибрационные нагрузки, имитирующие испытания во время запуска, электромагнитные испытания, проверяющие совместную работу компонентов без помех, а также термовакуумные воздействия, имитирующие экстремальные температурные и вакуумные условия космической среды.

Как и большинство космических систем, RSGS тестируется в каждом из этих режимов на уровне компонентов (по шарниру или коробке), затем после сборки руки и снова на уровне транспортного средства.

Первая собранная рука успешно завершила функциональные, вибрационные и электромагнитные испытания и готовится к термовакуумным испытаниям. Второе подразделение завершает интеграцию и этой осенью начнет экологические испытания в NRL.

RSGS намерен оставаться на орбите в течение длительного времени, решая проблемы на существующих космических кораблях по мере их возникновения. DARPA разработало RSGS с возможностью пополнения его запасов во время полета дополнительными инструментами и оборудованием, что позволяет ему решать непредвиденные или возникающие проблемы на GEO.