O Landsat-7 está com problemas. Cerca de 438 milhas acima, a nave do tamanho de uma minivan percorre a Terra a cada 16 dias. E por mais de 18 anos, o satélite capturou imagens do nosso planeta em constante mudança. Mas o Landsat-7 está ficando sem combustível.
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Se fosse uma nave terrestre, isso não seria um problema. Nós reabastecemos tudo - aviões, trens e automóveis. Mas no espaço, é uma história diferente. Satélites trabalham a centenas ou até milhares de quilômetros da Terra, acelerando a milhares de quilômetros por hora. Essa velocidade e distância deixam os operadores terrestres em grande parte desamparados se algo der errado. Isso inclui o reabastecimento: quando os satélites ficam sem gás, eles são mortos. As únicas exceções são o Hubble e a Estação Espacial Internacional, ambos em órbita baixa o suficiente para serem alcançados via transporte e que vale a pena enviar pessoas para manutenção.
Mas com o preço médio dos satélites ultrapassando um bilhão de dólares, abandonar o artesanato depois que eles chegam vazios é caro. Contribui também para o crescente problema do lixo espacial: estes objetos feitos pelo homem, outrora úteis, tornam-se perigos potencialmente mortais no espaço. "Não fazemos isso porque gostamos de jogar coisas fora, porque não há outra opção", diz Benjamin Reed, vice-gerente de projetos da Divisão de Projetos de Servidores Satélites da NASA, um grupo determinado a mudar a visão dos pesquisadores. satélites.
Instalada em um armazém no Goddard Space Center em Greenbelt, Maryland, a Divisão de Projetos de Serviços de Satélites está trabalhando em direção a novas tecnologias revolucionárias que tornariam possível reparar, reabastecer e atualizar satélites enquanto em órbita. Até agora, o poder de computação e a tecnologia robótica não foram sofisticados o suficiente para tornar possível esse esforço complicado.
As paredes do cavernoso “epicentro” da SSPD, como Reed o chama, são envoltas em tecido preto para imitar a escuridão do espaço durante as execuções de simulação. Braços robóticos, cada um com cinco ou mais metros de comprimento, estão presos em vários ângulos em todas as estações de trabalho da sala. Uma réplica em tamanho real do Landsat-7 fica ao lado da porta, e dois braços apontam em direções opostas, congelados no meio do gesto em frente à nave.
Essas armas fazem parte do estágio de desenvolvimento de um projeto apelidado de Restore-L - uma embarcação destinada a ser lançada no espaço no verão de 2020, projetada para reabastecer satélites em execução no vazio. Seu primeiro alvo: o Landsat-7.
Reabastecer no espaço, no entanto, é muito mais complicado do que você imagina. Primeiro, a nave precisa alcançar o satélite, combinando precisamente com a velocidade. “Uma milha por hora mais lenta e [Restore-L] nunca irá pegá-la; uma milha por hora mais rápido, coisas ruins acontecem ”, diz Reed, batendo os punhos para demonstrar a destruição que se seguiria.
Dirigir tal empreendimento do chão seria quase impossível. Qualquer ligeiro atraso de comunicação dos operadores terrestres pode resultar em catástrofe. Portanto, a Restore-L precisa de um cérebro próprio para rastrear e calcular sua trajetória para se conectar ao satélite.
Digite Raven. Um pouco menor do que uma caixa de leite, este dispositivo tem três instrumentos ópticos: luz visível, infravermelho e o que é conhecido como LIDAR, que envia os lasers e coleta a luz dispersa. O dispositivo chegou à Estação Espacial Internacional em fevereiro e desde então foi anexado ao lado de fora da estação, rastreando o movimento de qualquer espaçonave de entrada e saída. Os três sensores permitem monitorar esses objetos sob todas as condições de luz, explica Ross Henry, o principal investigador do projeto Raven.
A Raven está essencialmente ajudando a equipe a desenvolver um “sistema de piloto automático”, diz Henry. Ele consegue localizar espaçonaves de entrada a quase 17 milhas de distância - elas aparecem como um único pixel em uma imagem. A Raven então usa seus sensores para rastrear o movimento da nave. Com base em um algoritmo interno, a Raven pode cunhar coordenadas que detalhem a posição do corpo que está chegando no espaço e sua orientação. Eventualmente, sensores semelhantes aos de Raven serão incorporados ao Restore-L.
Durante sua missão, esses sensores levarão o Restore-L para perto do satélite em necessidade. No caso do reparo Landsat-7, os braços robóticos do Restore-L entram em ação, fixando-se em um anel de metal na parte inferior do satélite, que foi originalmente usado para proteger o Landsat-7 até o topo de seu foguete de lançamento.
Como o seu braço, os braços do robô têm três pontos principais de movimento - ombro, cotovelo e punho - explica Reed. Uma câmera localizada em seu pulso ajuda a rastrear sua posição em relação ao satélite e responde a pequenas mudanças à medida que o par acelera pelo espaço a milhares de quilômetros por hora.
"É o que praticamos aqui", diz Reed, apontando para outra réplica do fundo de um satélite no canto do depósito. O anel inferior do satélite fica exposto e outro braço robótico fica parado na frente do dispositivo. Para praticar a manobra, um segundo robô faz o fundo do satélite balançar e tecer enquanto o braço robótico o prende, continuando a rastrear seu movimento.
“Agora - e não estou brincando quando digo isso - vem a parte fácil”, diz Reed. "E esse é o reabastecimento real."
Para esta parte “fácil” da missão, a Restore-L utilizará cinco ferramentas especialmente projetadas para obter acesso à válvula de combustível. Ele deve cortar o isolamento, remover um fio de trava na tampa superior e desparafusar três tampas diferentes à prova de vazamentos. Duas outras ferramentas especialmente projetadas serão usadas para enfiar o braço de abastecimento no bocal, bombear em combustível abaixo de 250 libras por polegada quadrada de pressão e re-isolar a porta. Quando o abastecimento estiver concluído, a metade frontal do bocal se separará do braço retrátil. Para trás está uma nova porta de abastecimento que requer apenas o uso de duas ferramentas para completar a manobra, simplificando todas as futuras missões de reabastecimento.
O objetivo da SSPD é trabalhar com outros projetistas de satélites para ajudar a tornar todos os futuros satélites capazes de reabastecer, incorporando o novo projeto de porta de abastecimento. “Agora que chegamos ao ponto em que o abastecimento pode ser discutido com uma face reta, por que não construir nossos satélites? ser cooperativo ”, diz Reed. Tais ajustes de satélites são o futuro da indústria, diz ele. "Está claro que a maioria das empresas reconhece isso e já está interessada em serviços cooperativos".
A equipe também está considerando o carregamento de futuros equipamentos de reabastecimento com combustível suficiente para atender a vários satélites, como um posto de gasolina móvel no espaço. "Se você conseguir chegar lá e restaurar a vida de um desses satélites de bilhões de dólares por mais cinco ou dez anos, você recuperou imediatamente seu dinheiro", diz Henry. "Se você pode fazer cinco deles, você tem um trocador de jogo."
No futuro, a equipe espera que outros ofícios como o Restore-L possam ajudar a atualizar ou atender outros satélites. Eles estão trabalhando para o que às vezes é conhecido como os cinco R's, diz Reed: inspeção remota, realocação, reabastecimento, reparo e substituição.
Um dia, os satélites descartáveis serão uma coisa do passado. Os satélites de lixagem já foram uma necessidade, diz Reed, mas agora os sistemas modernos estão à altura da tarefa. "A indústria de satélites não está quebrada", diz ele. "Estamos humildemente sugerindo ao mundo dos satélites que poderia ser melhor".
Reed e Henry estarão apresentando em um painel no Future Con, uma celebração de três dias de ciência, tecnologia e entretenimento dentro da Awesome Con, de 16 a 18 de junho de 2017 em Washington, DC Participe para aprender mais sobre robôs no espaço, mas também dinossauros na Antártida, a nanotecnologia no trabalho e o multiverso!
