Uzayda yürüyen robot uzayda dev bir teleskop yapabilir

Hubble Uzay Teleskobu Discovery uzay mekiğinin içinde uzaya taşındı ve ardından alçak Dünya yörüngesine bırakıldı. James Webb Uzay Teleskobu, Ariane 5 roketinin burun konisi içine sıkıştırıldı ve ardından fırlatıldı. Güneş-Dünya L2 Lagrange noktasındaki evine giderken aynasını ve gölgesini açtı.

Ancak ISS, farklı zamanlarda fırlatılan bileşenlerle uzayda monte edildi. Gelecekteki uzay teleskoplarının ve diğer uzay tesislerinin inşası için bir model olabilir mi?

Evrenin bakılması gereken pek çok karanlık köşesi var. Bu nedenle daha güçlü teleskoplar, yani daha büyük aynalar üretmeye çalışıyoruz. Ancak onları roket burun konileri içerisinde uzaya fırlatmak giderek zorlaşıyor. Artık uzay mekiklerimiz olmadığından, bu bizi doğal bir sonuca götürüyor: Güçlü robotlar kullanarak uzay teleskoplarımızı uzayda bir araya getirmek.

Yeni araştırma yayınlandı dergide Acta Astronautica Uzay teleskopları inşa etmek için yürüyen robotların kullanılmasının uygulanabilirliğini inceliyor.

Araştırma, “Uzayda yürüyen manipülatörlerin yeni dönemi: 25 m Geniş Açıklıklı Uzay Teleskobu’nun yörüngede montajının fizibilitesi ve operasyonel değerlendirmesi” başlığını taşıyor. Baş yazar, Birleşik Krallık’taki Lincoln Otonom Sistemler Merkezi’nden Manu Nair’dir.

“Bu araştırmaya, uzay topluluğu içinde yüksek çözünürlüklü astronomi ve Dünya gözlemi konusunda sürekli ilgi duyulmakta ve çok daha geniş açıklıklı teleskoplar, uzay istasyonlarının montajını gerektiren görevler ve güneş enerjisi üreten uydular ile gelecekteki görevler için bir temel görevi görmektedir. Birkaçını listelemek gerekirse” diye yazıyor yazarlar.

ISS’deki Canadarm ve Avrupa Robotik Kolu yetenekli ve etkili olduklarını kanıtlasa da sınırlamaları var. Astronotlar tarafından uzaktan çalıştırılıyorlar ve yalnızca sınırlı yürüme yetenekleri var.

Daha yetenekli uzay teleskoplarına, uzay istasyonlarına ve diğer altyapıya olan ihtiyacın farkına varan Nair ve ortak yazarları, gelişmiş bir yürüyen robot konsepti geliştiriyorlar. “Geleneksel yürüyen manipülatörlerin sınırlamalarını ele almak için, bu makale gelecekteki Uzay İçi Montaj ve Üretim (ISAM) görevleri için yeni, yedi serbestlik dereceli hünerli Uçtan Uca Yürüyen Robot (E-Walker) sunuyor.” yazmak.

Robotik, Otomasyon ve Otonom Sistemler (RAAS), uzay teleskoplarının ve diğer altyapının geleceğinde büyük bir rol oynayacak. Bu sistemler el becerisi, yüksek derecede özerklik, yedeklilik ve modülerlik gerektirir. Uzayın zorlu ortamında çalışabilecek RAAS’ı yaratmak için yapılacak çok iş var. E-Walker bu gereksinimlerin bir kısmını karşılamayı amaçlayan bir konsepttir.

Yazarlar, robotların Dünya’daki benzersiz endüstriyel ortamlarda nasıl kullanıldığına dikkat çekiyor. Ortak Avrupa Torus hizmet dışı bırakılıyor ve etkinliğini test etmek için Boston Dynamics Spot dört ayaklı robot kullanılıyor. 35 günlük bir deneme sırasında JET’in etrafında otonom olarak hareket etti, tesisin haritasını çıkardı ve sensör okumaları aldı; tüm bunları yaparken engellerden ve personelden kaçındı.

Endüstriyel bir kapanma sırasında Spot’un kullanılması, otonom robotların potansiyelini gösteriyor. Ancak robotların uzay teleskopu yapabilmeleri için daha kat edecekleri uzun bir yol var. Yazarların vaka çalışması önemli bir ilk adım olabilir.

Örnek olay çalışmaları, görünür ışıkta çalışan, geniş alanlı, 25 metrelik birincil aynaya sahip, Büyük Açıklıklı Uzay Teleskobu olan varsayımsal LAST’tır. LAST, araştırmacıların fizibilite çalışmasının arka planını oluşturuyor.

LAST’ın birincil aynası modüler olacak ve parçasında inşaat, veri, güç ve termal aktarım için konnektör bağlantı noktaları ve arayüzler bulunacak. Bu tür bir modülerlik, otonom sistemlerin teleskobu birleştirmesini kolaylaştıracaktır.

LAST, aynasını Birincil Ayna Birimlerini (PMU’lar) kullanarak oluşturacaktı. On dokuz PMU, Birincil Ayna Segmentini (PMS) oluşturur ve 18 PMS, LAST’ın 25 metrelik birincil aynasını oluşturur. Teleskobu tamamlamak için toplam 342 PMU’ya ihtiyaç duyulacaktır.

E-Walker konseptinde ayrıca iki uzay aracı bulunacak: Temel Uzay Aracı (BSC) ve Depolama Uzay Aracı (SSC). BSC, E-Walker’a gerekli komutları göndererek, operasyonel durumunu izleyerek ve işlerin sorunsuz ilerlemesini sağlayarak bir tür ana gemi görevi görecek. SSC tüm PMU’ları istiflenmiş bir düzende tutacak ve E-Walker birer birer alacaktı.

Araştırmacılar SON görev için 11 farklı Operasyon Konsepti (ConOps) geliştirdiler. ConOps’lardan bazıları, işbirliği içinde çalışan birden fazla E-walker’ı içeriyordu. Hedefler, görev paylaşımını optimize etmek, yeri kaldıran kütleye öncelik vermek ve kontrol ve hareket planlamasını basitleştirmektir. “Yukarıda belirtilen on bir görev senaryosu, 25m LAST’in montajı için en uygun ConOps’u seçmek için daha ayrıntılı olarak inceleniyor” diye açıklıyorlar.

Robotik ve yapay zeka gibi gelişmiş araçlar, uzay araştırmalarının geleceğinde temel dayanak noktaları olacak. Özellikle hedeflerimiz daha karmaşık hale geldikçe bunların kritik olmadığı bir gelecek hayal etmek neredeyse imkansız.

Yazarlar, “Bir veya daha fazla robot kullanarak karmaşık sistemleri yörüngede birleştirme yeteneği, gelecekteki esnek bir yörünge ekosistemini desteklemek için mutlak bir gereklilik olacaktır” diye yazıyor. “Önümüzdeki yıllarda, yörünge içi servis, üretim, geri dönüşüm, yörüngesel depo, Uzay Tabanlı Güneş Enerjisi (SBSP) ve astronomi için Dünya yörüngesinde Uluslararası Uzay İstasyonundan çok daha gelişmiş yeni altyapılara ihtiyaç duyulacak.” ve Dünya gözlem istasyonları.”

Yazarlar, çalışmalarının bazı varsayımlara ve teorik modellere dayandığını belirtiyor. E-walker konseptinin hâlâ çok fazla çalışmaya ihtiyacı var ancak bir prototip geliştiriliyor.

E-walker veya benzeri bir sistemin sonunda teleskoplar, uzay istasyonları ve diğer altyapıların inşasında kullanılması muhtemeldir.