Landsat-7 dalam kesulitan. Beberapa 438 mil di atas, kerajinan berukuran minivan ritsleting di sekitar Bumi setiap 16 hari. Dan selama lebih dari 18 tahun, satelit ini telah mengambil gambar planet kita yang selalu berubah. Namun Landsat-7 kehabisan bahan bakar.
Konten terkait
- Perhentian Berikutnya: Stasiun Gas Di Luar Angkasa
Jika itu adalah kerajinan yang terikat Bumi, ini tidak akan menjadi masalah. Kami mengisi bahan bakar segalanya — pesawat terbang, kereta api, dan mobil. Tetapi di ruang angkasa, ini adalah cerita yang berbeda. Satelit bekerja keras ratusan atau bahkan ribuan mil dari Bumi, melaju dengan kecepatan ribuan mil per jam. Kecepatan dan jarak ini membuat operator darat sebagian besar tidak berdaya jika terjadi kesalahan. Itu termasuk mengisi bahan bakar: Setelah satelit kehabisan bensin, mereka menyerah untuk mati. Satu-satunya pengecualian adalah Hubble dan Stasiun Luar Angkasa Internasional, keduanya berada di orbit yang cukup rendah untuk dicapai melalui pesawat ulang-alik dan layak mengirim orang untuk diservis.
Tetapi dengan banderol harga rata-rata satelit yang mencapai satu miliar dolar, membuang kerajinan begitu mereka sampai ke tempat kosong itu mahal. Ini juga berkontribusi terhadap masalah sampah antariksa yang terus berkembang: Benda-benda buatan manusia yang pernah berguna ini berpotensi menjadi bahaya mematikan di ruang angkasa. "Kami tidak melakukannya karena kami suka membuang barang-barang, kami melakukannya karena tidak ada pilihan lain, " kata Benjamin Reed, wakil manajer proyek untuk Divisi Proyek Layanan Satelit NASA, sebuah kelompok yang bertekad untuk mengubah cara pandang para peneliti. satelit.
Bertempat di sebuah gudang di Goddard Space Center di Greenbelt Maryland, Divisi Proyek Layanan Satelit bekerja menuju teknologi baru yang revolusioner yang memungkinkan perbaikan, pengisian bahan bakar, dan peningkatan satelit saat berada di orbit. Hingga saat ini, daya komputasi dan teknologi robotik belum cukup canggih untuk memungkinkan upaya rumit ini.
Dinding-dinding “pusat gempa” SSPD, seperti yang disebut Reed, dibungkus kain hitam untuk meniru kegelapan ruang selama simulasi berjalan. Lengan robot, masing-masing sepanjang lima kaki atau lebih, terpasang pada berbagai sudut di setiap stasiun kerja di ruangan itu. Replika seukuran Landsat-7 berada di dekat pintu, dan dua lengan menunjuk ke arah yang berlawanan, membeku di tengah-tengah pesawat.
Senjata-senjata ini adalah bagian dari tahap pengembangan untuk proyek yang dijuluki Restore-L — pesawat yang dimaksudkan untuk diluncurkan ke luar angkasa pada musim panas 2020, yang dirancang untuk mengisi bahan bakar satelit yang kosong. Target pertamanya: Landsat-7.
Mengisi bahan bakar di ruang angkasa, bagaimanapun, jauh lebih rumit dari yang Anda kira. Pertama, pesawat harus mengejar ketinggalan dengan satelit, dengan tepat menyamai kecepatannya. “Satu mil per jam lebih lambat dan [Kembalikan-L] tidak akan pernah menangkapnya; satu mil per jam lebih cepat, hal-hal buruk [terjadi], ”kata Reed, mengetuk tinjunya untuk menunjukkan kehancuran yang akan terjadi.
Mengarahkan upaya seperti itu dari tanah akan hampir mustahil. Setiap sedikit keterlambatan komunikasi dari operator berbasis darat dapat mengakibatkan bencana. Jadi Restore-L membutuhkan otaknya sendiri untuk melacak dan menghitung lintasannya untuk dilampirkan ke satelit.
Masukkan Raven. Sedikit lebih kecil dari peti susu, perangkat ini memiliki tiga instrumen optik: cahaya tampak, inframerah dan apa yang dikenal sebagai LIDAR, yang mengirimkan laser dan mengumpulkan cahaya yang tersebar. Perangkat naik ke Stasiun Luar Angkasa Internasional Februari lalu dan sejak itu telah terpasang ke luar stasiun, melacak pergerakan setiap pesawat ruang angkasa yang masuk dan keluar. Tiga sensor memungkinkannya untuk memonitor objek-objek ini dalam semua kondisi cahaya, jelas Ross Henry, peneliti utama untuk proyek Raven.
Raven pada dasarnya membantu tim mengembangkan "sistem autopilot, " kata Henry. Itu dapat melihat pesawat ruang angkasa yang masuk di hampir 17 mil jauhnya — mereka muncul sebagai satu piksel dalam sebuah gambar. Raven kemudian menggunakan sensornya untuk melacak pergerakan pesawat itu. Berdasarkan algoritma internal, Raven dapat mengeluarkan koordinat yang merinci posisi tubuh yang masuk dalam ruang dan orientasinya. Akhirnya sensor yang mirip dengan Raven akan dimasukkan ke dalam Restore-L.
Selama misinya, sensor-sensor ini akan membuat Restore-L dekat dengan satelit yang membutuhkan. Dalam kasus perbaikan Landsat-7, lengan robot Restore-L akan ikut bermain, menempel pada cincin logam di bagian bawah satelit, yang pada awalnya digunakan untuk mengamankan Landsat-7 ke atas roket peluncurannya.
Seperti lengan Anda, lengan robot memiliki tiga titik utama gerakan — bahu, siku, dan pergelangan tangan, jelas Reed. Sebuah kamera yang terletak di pergelangan tangan membantunya melacak posisinya relatif terhadap satelit dan merespons perubahan kecil saat pasangan mempercepat ruang bersama-sama dengan ribuan mil per jam.
"Itulah yang kami praktikkan di sini, " kata Reed, menunjuk replika lain dari bagian bawah sebuah satelit yang duduk di sudut jauh gudang. Cincin bawah satelit diletakkan terbuka dan lengan robot lain berdiri tak bergerak di depan perangkat. Untuk berlatih manuver, robot kedua membuat bagian bawah satelit bob dan menenun sementara lengan robot menangkapnya, terus melacak pergerakannya.
“Sekarang — dan saya tidak bercanda ketika saya mengatakan ini — adalah bagian yang mudah, ” kata Reed. "Dan itu adalah pengisian bahan bakar yang sebenarnya."
Untuk bagian “mudah” dari misi ini, Restore-L akan menggunakan lima alat yang dirancang khusus untuk mendapatkan akses ke katup bahan bakar. Itu harus memotong isolasi, lepaskan kawat kunci di atas tutup atas dan buka tiga tutup anti bocor yang berbeda. Dua alat yang dirancang lebih khusus kemudian akan digunakan untuk memasang lengan bahan bakar ke nozzle, memompa bahan bakar di bawah 250 pound per inci persegi tekanan, dan mengisolasi kembali port. Setelah pengisian bahan bakar selesai, separuh depan nozzle terpisah dari lengan yang ditarik. Tertinggal adalah pelabuhan pengisian bahan bakar baru yang hanya membutuhkan penggunaan dua alat untuk menyelesaikan manuver, menyederhanakan semua misi pengisian bahan bakar di masa depan.
Tujuan SSPD adalah untuk bekerja dengan perancang satelit lainnya untuk membantu membuat semua satelit di masa depan mampu mengisi bahan bakar dengan memasukkan desain pelabuhan pengisian bahan bakar baru. “Sekarang kita telah mencapai titik ketika pengisian bahan bakar dapat didiskusikan dengan wajah lurus, mengapa tidak membangun satelit kami untuk menjadi kooperatif, ”kata Reed. Penyesuaian satelit seperti itu adalah masa depan industri, katanya. "Jelas bahwa sebagian besar perusahaan menyadari hal ini dan sudah tertarik dengan layanan koperasi."
Tim ini juga mempertimbangkan memuat kerajinan bahan bakar masa depan dengan bahan bakar yang cukup untuk melayani beberapa satelit, seperti sebuah pompa bensin bergerak di luar angkasa. "Jika Anda bisa naik ke sana dan memulihkan kehidupan salah satu dari satelit bernilai miliaran dolar ini selama lima atau sepuluh tahun lagi, Anda telah segera mendapatkan kembali uang Anda, " kata Henry. "Jika kamu bisa melakukan lima dari mereka, kamu punya dirimu pengubah permainan."
Di masa depan, tim berharap kerajinan lain seperti Restore-L dapat membantu meningkatkan atau melayani satelit lainnya. Mereka bekerja menuju apa yang kadang-kadang dikenal sebagai lima R, kata Reed: inspeksi jarak jauh, relokasi, pengisian bahan bakar, perbaikan dan penggantian.
Suatu hari, satelit yang dibuang akan menjadi bagian dari masa lalu. Satelit Junking dulunya suatu keharusan, kata Reed, tetapi sekarang, sistem modern siap untuk tugas itu. "Industri satelit tidak rusak, " katanya. "Kami dengan rendah hati menyarankan kepada dunia satelit, itu bisa lebih baik."
Reed dan Henry akan mempresentasikan di panel di Future Con, perayaan sains, teknologi, dan hiburan tiga hari di dalam Awesome Con pada 16-18 Juni 2017 di Washington, DC Hadiri untuk mempelajari lebih lanjut tentang robot di luar angkasa, tetapi juga dinosaurus di Antartika, nanoteknologi di tempat kerja, dan multiverse!
