Landsat-7 er i trøbbel. Omtrent 438 miles over, glider minivan-håndverket rundt jorden hver 16. dag. Og i over 18 år har satellitten tatt bilder av vår stadig skiftende planet. Men Landsat-7 går tom for drivstoff.
Relatert innhold
- Neste stopp: Bensinstasjoner i verdensrommet
Hvis det var et jordbundet håndverk, ville dette ikke være noe problem. Vi fyller på alt - fly, tog og biler. Men oppe i verdensrommet er det en annen historie. Satellitter sliter bort hundrevis eller til og med tusenvis av miles fra jorden, og går raskt med tusenvis av miles per time. Denne hastigheten og avstanden etterlater bakkearbeidere stort sett hjelpeløse hvis noe går galt. Det inkluderer tanking: Når satellittene er tom for bensin, blir de gitt opp for døde. De eneste unntakene er Hubble og den internasjonale romstasjonen, som begge er i lav nok bane til å nås via skyttel og er verdt å sende folk til service.
Men med den gjennomsnittlige prislappen på satellitter som topper en milliard dollar, er det kostbart å grøfte håndverket når de treffer tomt. Det bidrar også til det stadig voksende romskrot-problemet: Disse en gang nyttige menneskeskapte gjenstandene blir potensielt dødelige farer i verdensrommet. "Vi gjør det ikke fordi vi liker å kaste ting, vi gjør det fordi det ikke er noe annet alternativ, " sier Benjamin Reed, stedfortredende prosjektleder for NASAs divisjon for satellittserviceprosjekter, en gruppe som er fast bestemt på å endre måten forskere ser på satellitter.
Parlamentet ligger i et lager på Goddard Space Center i Greenbelt Maryland, og jobber for revolusjonerende nye teknologier som gjør det mulig å reparere, fylle tanker og oppgradere satellitter mens de er i bane. Inntil nå har datakraft og robotteknologi ikke vært sofistikert nok til å gjøre dette vanskelige arbeidet.
Veggene i det kavernøse "episentret" av SSPD, som Reed kaller det, er drapert i svart klut for å etterligne verdensmørket under simuleringsløp. Robotarmer, hver fem eller flere meter lange, er festet i forskjellige vinkler på hver arbeidsstasjon i rommet. En kopi av livsstørrelse av Landsat-7 sitter ved døren, og to armer peker i motsatte retninger, frosset midtbevegelse foran farkosten.
Disse armene er en del av utviklingsstadiet for et prosjekt kalt Restore-L - et håndverk som er ment å skytes ut i verdensrommet sommeren 2020, designet for å fylle tanker om satellitter som kjører på tomme. Det første målet: Landsat-7.
Å fylle bensin i verdensrommet er imidlertid langt mer komplisert enn du kanskje tror. Først må fartøyet ta tak i satellitten, nøyaktig samsvare med hastigheten. “En kilometer i timen saktere og [Restore-L] vil aldri fange den; en kilometer i timen raskere, dårlige ting [skjer], sier Reed og slår knyttnevene sammen for å demonstrere ødeleggelsen som ville følge.
Å dirigere en slik bestrebelse fra bakken ville være nesten umulig. Eventuelle svake kommunikasjonsforsinkelser fra bakkebaserte operatører kan føre til katastrofe. Så Restore-L trenger en egen hjerne for å spore og beregne sin bane for å feste seg til satellitten.
Gå inn på Raven. Litt mindre enn en melkekasse har denne enheten tre optiske instrumenter: synlig lys, infrarødt og det som er kjent som LIDAR, som sender ut lasere og samler det spredte lyset. Enheten syklet opp til den internasjonale romstasjonen den siste februar og har siden blitt festet på utsiden av stasjonen, og sporet bevegelsen til alle innkommende og utgående romskip. De tre sensorene lar den overvåke disse objektene under alle lysforhold, forklarer Ross Henry, lederetterforsker for Raven-prosjektet.
Raven hjelper egentlig teamet med å utvikle et "autopilotsystem", sier Henry. Den kan se innkommende romfartøy nesten 17 mil unna - de vises som en enkelt piksel i et bilde. Raven bruker deretter sensorene sine for å spore håndverkets bevegelse. Basert på en intern algoritme, kan Raven spytte ut koordinater som detaljerer det innkommende kroppens plassering i rommet og dets orientering. Etter hvert vil sensorer som ligner Ravns bli integrert i Restore-L.
Under oppdraget vil disse sensorene få Restore-L nær den satellitten som er i nød. Når det gjelder reparasjonen av Landsat-7, ville Restore-Ls robotarmer deretter komme i spill og låse seg fast på en metallring på bunnen av satellitten, som opprinnelig ble brukt til å feste Landsat-7 til toppen av sin rakett.
I likhet med armen din har robotarmene tre hovedpunkter for bevegelse - en skulder, albue og håndledd, forklarer Reed. Et kamera som befinner seg ved håndleddet, hjelper det å spore sin posisjon i forhold til satellitten og reagere på ørsmå endringer når paret går gjennom verdensrommet til tusenvis av kilometer i timen.
"Det er det vi øver på her, " sier Reed og gestikulerer til en annen kopi av bunnen av en satellitt som sitter i det fjerne hjørnet av lageret. Satellittens bunnring sitter eksponert og en annen robotarm står ubevegelig foran enheten. For å øve på manøveren, gjør en andre robot satellittbunnen bob og veve mens robotarmen nabs den og fortsetter å spore bevegelsen.
"Nå - og jeg spøker ikke når jeg sier dette - kommer den enkle delen, " sier Reed. "Og det er den faktiske tankingen."
For denne "enkle" delen av oppdraget vil Restore-L bruke fem spesialdesignede verktøy for å få tilgang til drivstoffventilen. Den må kutte isolasjonen, fjerne en låsetråd over toppdekselet og skru ut tre forskjellige lekkasjesikre lokker. Ytterligere to spesialdesignede verktøy vil da bli brukt til å trenge drivstoffarmen på dysen, pumpe inn drivstoff under 250 pund per kvadrat tomme trykk og isolere porten på nytt. Når brennstoffet er fullført, skiller den første halvdelen av munnstykket seg fra den tilbaketrekkende armen. Etterlatt er en ny drivstoffport som bare krever bruk av to verktøy for å fullføre manøvren, og forenkle alle fremtidige drivstoffoppdrag.
SSPDs mål er å samarbeide med andre satellittdesignere for å gjøre alle fremtidige satellitter i stand til å fylle bensin ved å innlemme den nye drivstoffporten. “Nå som vi har nådd punktet når drivstoff kan diskuteres med et rett ansikt, hvorfor ikke bygge våre satellitter å være samarbeidsvillig, sier Reed. Slike satellittjusteringer er industriens fremtid, sier han. "Det er tydelig at de fleste selskaper anerkjenner dette og allerede er interessert i samarbeid."
Teamet vurderer også å laste fremtidig tanking håndverk med nok drivstoff til å betjene flere satellitter, som en mobil bensinstasjon i verdensrommet. "Hvis du kan komme opp dit og gjenopprette levetiden til en av disse milliard-dollar-satellittene ytterligere fem eller ti år, har du umiddelbart samlet inn pengene dine, " sier Henry. "Hvis du kan gjøre fem av dem, har du deg en spillveksler."
I fremtiden håper teamet at annet håndverk som Restore-L kan være med på å oppgradere eller betjene andre satellitter. De jobber mot det som noen ganger er kjent som de fem R-ene, sier Reed: fjernkontroll, flytting, tanking, reparasjon og utskifting.
En dag vil kast-satellitter være en saga blott. Junking-satellitter var en gang en nødvendighet, sier Reed, men nå er moderne systemer opp til oppgaven. "Satellittindustrien er ikke ødelagt, " sier han. "Vi antyder ydmykt for satellittverdenen, det kan være bedre."
Reed og Henry vil presentere på et panel på Future Con, en tre-dagers feiring av vitenskap, teknologi og underholdning i Awesome Con 16. til 18. juni 2017 i Washington, DC Delta for å lære mer om roboter i verdensrommet, men også dinosaurer i Antarktis, nanoteknologi på jobb, og multiverset!
