Një robot ka montuar për herë të parë në mënyrë autonome një pjesë strukture në hapësirë, pa ndihmën e astronautëve. Demonstrimi tregon se teknologjia robotike mund të ndryshojë mënyrën e ndërtimit të anijeve kozmike dhe instrumenteve shkencore me përmasa të mëdha.
Në të ardhmen, një qasje e tillë mund t’u japë shkencëtarëve mundësinë të ndërtojnë në orbitë teleskopë gjigantë, antena komunikimi dhe centrale të energjisë diellore me përmasa që tejkalojnë hapësirën e disponueshme në raketat e sotme.
Të lidhura
None found
Sistemi u krijua nga studiuesit e Institutit të Teknologjisë së Kalifornisë (Caltech), me mbështetje financiare nga Agjencia e Projekteve të Kërkimit të Avancuar të Mbrojtjes (DARPA). Ai bën pjesë në programin e DARPA-s për Prodhimin, Materialet dhe Projektimin me Efikasitet në Masë në Orbitë dhe në Hënë (NOM4D), i cili shqyrton prodhimin dhe montimin e strukturave gjigante drejtpërdrejt në hapësirë.
Për montimin, një krah i automatizuar merr tuba strukturorë dhe nyje lidhëse nga depozitat pranë tij, pa pasur nevojë që astronautët t’i bashkojnë pjesët një e nga një. Roboti i lidh përbërësit në seksione të përsëritura, ose module, që së bashku formojnë një kapriatë strukturore mbështetëse, të njohur si truss.
Sergio Pellegrino e cilëson këtë rastin e parë të ndërtimit autonom të një strukture në hapësirë. Ai është profesor i Joyce dhe Krent Kresa në Inxhinierinë Hapësinore dhe Civile, drejtues i Departamentit të Lidershipit në Inxhinierinë Hapësinore Lynn Booth dhe Kent Kresa, drejtues ekzekutiv për inxhinierinë hapësinore dhe studiues i lartë në Laboratorin e Propulsionit me Reaktiv (JPL), të cilin Caltech e administron për NASA-n.
Pellegrino drejton demonstrimin ASTRA të Caltech-ut, emri i të cilit do të thotë Montimi Autonom i Reflektorëve të Tendosur në Hapësirë. Gjatë gjashtë muajve në orbitë, sistemi robotik është përpjekur të ndërtojë një antenë reflektuese me diametër 1,4 metra. Në projekt janë përdorur tuba prej fibrash kompozite, lidhëse alumini dhe një sipërfaqe e lehtë reflektuese prej Kaptoni, film polimerik rezistent që përdoret gjerësisht në anijet kozmike.
DARPA e përngjason montimin me ndërtimin përmes versioneve të sofistikuara të lodrave K’Nex ose Tinkertoy. Por kryerja e këtyre veprimeve me besueshmëri nga një robot, në kushtet e vështira të hapësirës, është një sfidë inxhinierike shumë më e ndërlikuar.
Vështirësitë teknike dhe kufizimet e kohës nuk e lejuan ekipin ta përfundonte antenën. Megjithatë, roboti montoi me sukses një seksion fillestar, duke dhënë prova se metoda mund të funksionojë në orbitë. Studiuesit mendojnë se parimi i saj mund të zbatohet më vonë për struktura shumë më të mëdha, të afta të mbajnë sipërfaqe gjigante reflektuese.
Testi në orbitë është faza e tretë e programit kërkimor të DARPA-s. Në dy fazat e mëparshme, ekipi i Caltech-ut hartoi konceptin e ndërtimit, zhvilloi projektimin inxhinierik dhe e provoi funksionimin e tij me eksperimente laboratorike në Tokë. Më pas pati më pak se 12 muaj për të prodhuar, testuar dhe dorëzuar pajisjet hapësinore te Momentus Inc., kompania që do të priste ngarkesën në bord.
Sipas Pellegrinos, përgatitja e një ngarkese kaq komplekse brenda një kohe aq të shkurtër kërkoi një përpjekje jashtëzakonisht të madhe nga ekipi i vogël. Ai është gjithashtu bashkëdrejtor i Projektit të Energjisë Diellore në Hapësirë, i cili synon mbledhjen e energjisë diellore në hapësirë dhe transmetimin e saj pa tela në sipërfaqen e Tokës. Ndërsa misioni po i afrohet fundit, ekipi, thotë ai, më në fund mund të shqyrtojë drejtimet e reja kërkimore që ka hapur demonstrimi.
Montimi i strukturave të mëdha në hapësirë mund të sjellë ndryshime në astronomi, komunikime dhe sistemet hapësinore të energjisë. Teleskopët e ardhshëm, për shembull, mund të mbledhin më shumë dritë me sipërfaqe reflektuese gjigante dhe të vëzhgojnë objekte jashtëzakonisht të largëta. Struktura të ngjashme mund të mbajnë antena të fuqishme radiofonike, duke u dhënë shkencëtarëve dhe inxhinierëve mundësinë të krijojnë sisteme komunikimi më të mëdha se ato që mund të lëshohen sot.
Përmasat e ngarkesës kufizohen nga mbështjellësi i raketës, struktura mbrojtëse që e rrethon gjatë lëshimit. Sado ambicioz të jetë projekti i një anijeje kozmike, pjesët e saj duhet të futen brenda asaj hapësire.
Deri tani, inxhinierët kanë përdorur kryesisht dy zgjidhje: i palosin strukturat e mëdha në paketa kompakte që shpalosen në orbitë, ose lëshojnë pjesë të veçanta që montohen më pas nga astronautët. Secila metodë vendos kufij praktikë për madhësinë dhe ndërlikimin e strukturës përfundimtare.
Ndërtimi me robotë krijon një mundësi tjetër. Materialet mund të transportohen në orbitë dhe teleskopi apo antena gjigante të montohet atje, në vend që i gjithë sistemi të duhet të futet i plotë në një raketë.
DARPA e nisi programin NOM4D në vitin 2022 për të studiuar teknologji që, sipas faqes së programit, mund të bëjnë të mundur transportimin e lëndëve të para nga Toka për prodhim në orbitë. ASTRA i Caltech-ut është një nga vetëm dy projektet e përzgjedhura për fazën e tretë, ku teknologjitë e ndërtimit demonstrohen në orbitë.
Projekti tjetër drejtohet nga Universiteti i Illinoisit në Urbana-Champaign. Përmes një moduli të bashkëngjitur në Stacionin Ndërkombëtar Hapësinor, ai do të studiojë forcimin e tubave prej karboni në hapësirë. Teknika mund të krijojë një rrugë tjetër për prodhimin e përbërësve strukturorë, pa qenë nevoja që çdo hap të kryhet në Tokë.
Andrew Detor, menaxher i NOM4D në DARPA, tha në një deklaratë me shkrim se programi synon ndërtimin efikas, në shkallë të gjerë, të strukturave shumë të mëdha hapësinore. Me këtë përshkrim, ai nënkupton përmasa prej qindra metrash ose kilometrash, të cilave, sipas tij, sot nuk mund t’u afrohemi. Struktura të tilla mund të arrijnë gjatësinë e disa fushave të futbollit ose të shtrihen për kilometra, shumë përtej përmasave të anijeve kozmike konvencionale.
ASTRA u nis më 30 mars 2026, herët në mëngjes, me misionin SpaceX Transporter-16 nga Baza e Forcave Hapësinore Vandenberg në Kaliforni. Roboti udhëtoi në mjetin orbital Vigoride 7 të Momentus Inc., i cili çoi 10 ngarkesa të veçanta në orbitën e ulët të Tokës.
Ngarkesa ASTRA zinte afërsisht një metër kub. Brenda kësaj hapësire ishin vendosur mekanizmi i montimit dhe materialet e ndërtimit: dy module kapriate të montuara paraprakisht, të përforcuara me tuba diagonalë dhe nyje lidhëse, si edhe një krah robotik dhe shpërndarës të motorizuar me pjesët për seksionet e tjera.
Për ekipin e vogël inxhinierik që ndiqte lëshimin nga Toka, ai ishte një çast emocionues. Jaden Suh, dikur studiues pas doktoraturës në Caltech dhe tani profesor asistent në Universitetin e Teksasit në Austin, u përlot ndërsa anija kozmike me punën e ekipit po shkonte drejt orbitës. Suh thotë se strukturat hapësinore e kanë magjepsur që në fëmijëri dhe se dërgimi i punës së tij në hapësirë ka qenë një ëndërr e përjetshme. Ai e quan fat mundësinë për të marrë pjesë në projekt që nga fillimi, përfshirë disa prej ideve të tij të para në sistem, dhe për ta parë atë të mbërrinte në hapësirë.
Pas mbërritjes së ASTRA-s në orbitë, studiuesit nisën t’i dërgonin udhëzime kompjuterit të saj në bord përmes anijes Vigoride. Fillimisht u çliruan mekanizmat që kishin mbajtur të siguruar përbërësit gjatë lëshimit. Roboti nxori më pas dy modulet e përgatitura më parë dhe vijoi të ndërtonte një modul të tretë me sistemin e montimit në bord.
Komandat e ndërtimit nga Toka i menaxhuan Charles Sommer, ish-inxhinier sistemesh në Caltech; Alan Truong, inxhinier kërkimor në Caltech; dhe Tara Venkatadri (MS ’24), studente e doktoraturës. Veprimet e montimit kryheshin automatikisht nga roboti, ndërsa ekipi ndiqte ecurinë përmes fotografive të dërguara nga orbita. Nëse shfaqej një problem, studiuesit analizonin pamjet, ndryshonin udhëzimet dhe e provonin veprimin përsëri.
Këto vështirësi ishin pjesë e rëndësishme e provës për të kuptuar nëse teknologjia mund të punonte jashtë laboratorit. Suh shpjegon se pikërisht për këtë shërbejnë testet e provës së konceptit: hapësira ndryshon në shumë drejtime nga kushtet në Tokë dhe sjell gjithnjë të papritura të vogla.
Për të hetuar problemet e shfaqura në orbitë, inxhinierët përdorën një sistem të dytë ASTRA në laboratorin e Pellegrinos në Caltech. Kjo pajisje, e njohur si kopje rezervë e fluturimit, u shërbente për të riprodhuar pengesat e robotit hapësinor dhe për të provuar zgjidhje. Sommer thotë se, sa herë konfirmohej një problem në hapësirë, ekipi kthehej në laborator për ta rikrijuar në Tokë.
Komunikimi me ASTRA-n ishte i kufizuar në rreth shtatë ose tetë intervale të shkurtra në ditë, secili prej afërsisht 15 minutash. Prandaj, inxhinierët duhej ta përgatisnin me kujdes çdo ndërhyrje. Me kopjen laboratorike ata shqyrtonin shkakun, krahasonin zgjidhjet dhe zgjidhnin ndryshimet me më shumë gjasa për të funksionuar, përpara se t’ia dërgonin robotit udhëzimet e rishikuara.
Kjo mënyrë pune e ndihmoi ekipin të përballonte disa pengesa të paparashikuara. Njëkohësisht, studiuesit mblodhën njohuri për atë që do t’u duhet sistemeve të ardhshme autonome të ndërtimit që të punojnë më me besueshmëri.
Plani i montimit të ASTRA-s mbështetet në një varg lëvizjesh të koordinuara që përsëriten. Krahu robotik merr pjesët nga shpërndarësit ku ruhen, vendos tubat dhe nyjet lidhëse mbi një pllakë montimi dhe i bashkon në një modul të ri të kapriatës.
Pas formimit të skeletit, roboti është projektuar të vendosë një film të hollë reflektues me shumë hapje të vogla. Prej tij krijohen dy rrjeta kabllore reflektuese, të cilat sustat i mbajnë të tendosura përballë njëra-tjetrës, në mënyrë që sipërfaqja të ruajë formën e parashikuar.
Filmi u zhvillua së bashku nga studiuesit e Caltech-ut dhe të Universitetit të Pensilvanisë, ku ekipi bashkëpunues drejtohej nga profesori Igor Bargatin. Krahasuar me rrjetën metalike të thurur që përdoret zakonisht në reflektorët e palosshëm, filmi me vrima ka nevojë për më pak tension për të mbajtur formën. Kjo mund të ulë sasinë e strukturës mbështetëse dhe, rrjedhimisht, peshën e gjithë montimit. Në inxhinierinë hapësinore, pesha ka rëndësi të veçantë, sepse çdo kilogram shtesë rrit kërkesat ndaj mjetit lëshues.
Kur përfundon një modul dhe përgatiten pjesët e tij reflektuese, sistemi robotik e shtyn seksionin e ndërtuar drejt hapësirës dhe fillon modulin pasues. Antena e plotë ASTRA është projektuar me 11 module të lidhura, secili me rrjetat reflektuese të bashkëngjitura dhe i zgjatur nga sistemi i montimit.
Megjithëse teknika e ndërtimit u demonstrua me sukses, studiuesit nuk presin që ASTRA t’i montojë të 11 modulet përpara se misioni të përfundojë në dhjetor. Eksperimenti ka nxjerrë në pah mënyra për të thjeshtuar dhe përmirësuar si pajisjet robotike, ashtu edhe procedurën e montimit. Ekipi vlerëson se, edhe pa antenën e përfunduar, ka siguruar prova të mjaftueshme për realizueshmërinë teknike të qasjes.
Vlera e provës nuk kufizohet te antena relativisht e vogël e demonstrimit. Robotë të ardhshëm ndërtimi mund të ndihmojnë në krijimin e teleskopëve hapësinorë gjigantë që mbledhin më shumë dritë, antenave radiofonike për komunikime të avancuara dhe strukturave të mëdha me panele diellore që kapin rrezet e Diellit në orbitë.
Energjia e mbledhur nga sisteme të tilla mund të transmetohet potencialisht pa tela te marrësit në Tokë, mundësi që po studiohet nga Projekti i Caltech-ut për Energjinë Diellore në Hapësirë. Në një plan më të gjerë, demonstrimi sugjeron se infrastruktura hapësinore e së ardhmes nuk do të jetë domosdoshmërisht e kufizuar nga dimensionet e raketave që transportojnë pjesët e saj.
Pellegrino shpjegon se, kur një strukturë bëhet tepër e madhe për t’u ndërtuar në Tokë dhe për t’u shpalosur më pas, duhet gjetur mënyra për ta ndërtuar në hapësirë. Sipas tij, kjo punë mund t’i shërbejë jo vetëm astronomisë dhe astrofizikës, por edhe komunikimeve dhe ndërtimit të strukturave shumë të mëdha me panele diellore për prodhimin e energjisë në hapësirë.
