Skip to main content

Article Category

Article available in the folowing languages:

Wielofunkcyjne interfejsy modułowe łączą ze sobą elementy robotów kosmicznych

Na przestrzeni 50 lat od momentu lądowania człowieka na Księżycu setki bezzałogowych misji, odbytych głównie w obrębie naszego Układu Słonecznego, znacznie poszerzyły naszą wiedzę na temat tego, co znajduje się poza naszym domem – Ziemią. Finansowana ze środków UE technologia robotyki kosmicznej wspiera te wysiłki i zwiększa europejskie możliwości w zakresie badań przestrzeni kosmicznej.

Przemysł kosmiczny

Chociaż pionierskie misje załogowe na Księżyc były jednymi z pierwszych, a zarazem ostatnich, w ramach których ludzie podróżowali poza niską orbitę okołoziemską, nie były one końcem badań przestrzeni kosmicznej, ale być może ich początkiem. Tylko w 2018 roku na całym świecie z powodzeniem odbyło się 112 startów w przestrzeń kosmiczną z 8 różnych krajów – najwięcej od 1990 roku. Różnorodność w zakresie badań przestrzeni kosmicznej można dostrzec tylko w przypadku kilku ostatnich misji. W ciągu ostatnich dwóch lat do celu swojej podróży dotarł lądownik Mars Insight, w stronę Merkurego udała się sonda BepiColombo, agencja NASA rozpoczęła misję mającą na celu poszukiwanie planet pozasłonecznych, a chiński lądownik Chang’e 4 i łazik Yutu-2 wylądowały po niewidocznej stronie Księżyca. Finansowany ze środków UE projekt SIROM zwiększa zdolność operacyjną i elastyczność misji europejskich badań przestrzeni kosmicznej za pomocą zaawansowanych technologii robotycznych. Poprzez zoptymalizowane interfejsy dla modułowych systemów robotycznych naukowcy zapewnią niezawodne i solidne połączenie mechaniczne, termiczne, elektryczne i teleinformatyczne między modułami w postaci ulepszonej konstrukcji typu „plug-and-connect”.

Zmniejszenie złożoności

Robotyka kosmiczna i zaawansowane technologie są integralną częścią ciągłych badań otaczającego nas wszechświata. Stanowią one dużą i zróżnicowaną grupę systemów realizujących niezliczoną ilość zadań. W skład robotyki planetarnej wchodzą orbitery, lądowniki i łaziki, które badają inne planety i asteroidy. Zbierają i analizują one próbki oraz przygotowują je do sprowadzenia na Ziemię. Robotyka orbitalna wspomaga prowadzenie czynności serwisowych i konserwacyjnych na orbicie. Ponieważ większość satelitów (krążących po orbicie obiektów) jest obecnie budowana w formie produktów jednorazowego użytku, polegają one na ekonomicznych rozwiązaniach i zwiększonej żywotności, w tym modyfikacjach i modernizacjach dostosowanych do zmieniających się potrzeb i zużycia. W celu realizacji swoich licznych zadań roboty kosmiczne współdziałają z innymi systemami lub komponentami. Niezawodne i solidne interfejsy łączące robota z ładunkiem użytkowym lub ładunek użytkowy z drugim ładunkiem użytkowym mają kluczowe znaczenie dla powodzenia misji. Jak twierdzi koordynator projektu Javier Vinals, w ramach strategicznych klastrów badawczych (ang. Strategic Research Cluster; SRC programu Horyzont 2020) poświęconych technologiom robotyki kosmicznej, „głównym celem projektu SIROM było opracowanie kluczowych technologii na potrzeby wspólnego złącza elementów dla autonomicznych systemów robotycznych obsługujących satelity orbitalne i prowadzących badania planetarne – innymi słowy, zdefiniowanie standardowego i modułowego »złącza USB« na potrzeby operacji prowadzonych przez roboty kosmiczne”.

Znormalizowane interfejsy typu „plug-and-connect” dla modułowych elementów

Jak wyjaśnia Vinals: „Wielofunkcyjny interfejs został zaprojektowany tak, aby w jego skład wchodziły mechaniczne interfejsy łączące ze sobą poszczególne elementy, elektryczne interfejsy do przesyłania energii elektrycznej, termiczne interfejsy do regulacji temperatury oraz interfejsy do transmisji danych w obrębie całego satelity”. Wymagało to opracowania standardów przesyłu energii elektrycznej i danych, metod przekazywania ciepła i kontrolowania temperatury, a także przenoszenia obciążeń mechanicznych i blokowania interfejsów po połączeniu. W zastosowaniach kosmicznych obowiązują znacznie bardziej rygorystyczne kryteria niż w przypadku interfejsów naziemnych. Zespół projektu SIROM dopilnował, by jego systemy uwzględniały długi czas trwania misji, brak wsparcia logistycznego oraz misje, które obejmują wiele ładunków użytkowych i architektur. Modelowanie i symulacje pozwoliły na optymalizację projektu pod kątem wielu kryteriów w celu spełnienia różnych wymagań. Interfejsy opracowane w ramach projektu SIROM poprawiają zdolność operacyjną, upraszczają logistykę i zwiększają elastyczność misji poprzez użycie opłacalnej i zorientowanej na klienta konstrukcji. Technologia ta przeszła walidację podczas demonstracji laboratoryjnych, a konsorcjum zmierza obecnie do jej walidacji na orbicie. Ogólnie rzecz biorąc, technologie opracowane w ramach projektu SIROM są gotowe do zwiększenia europejskiego potencjału w zakresie badań przestrzeni kosmicznej, jednocześnie zmniejszając koszty, zwiększając bezpieczeństwo i poprawiając ich zrównoważony charakter.

Słowa kluczowe

SIROM, przestrzeń kosmiczna, interfejs, misja, robotyczny, orbita, robot kosmiczny, modułowy, badania przestrzeni kosmicznej, ładunek użytkowy, satelita, planetarny, serwis, mechaniczne, dane, termiczne, elektryczne, moduły

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania