Flugtest eines Prototyp-Droiden durch MIT-Studenten. klicken um zu vergrößern
MIT-Ingenieure haben kürzlich einen winzigen Satelliten an die Internationale Raumstation geliefert. Es ist mit einem Satz Kohlendioxid-Triebwerke ausgestattet, mit denen es innerhalb der Station manövrieren kann. In den nächsten Jahren werden zwei zusätzliche KUGELN (Synchronized Position Hold Engage Re-Orient Experimental Satellites) an die Station geliefert, um zu testen, wie sie in Formation fliegen können.
Vor sechs Jahren zeigte MIT-Ingenieurprofessor David Miller seinen Schülern am ersten Unterrichtstag den Film Star Wars. Es gibt eine Szene, die Miller besonders mag, in der Luke Skywalker mit einem schwebenden Kampfdroiden spielt. Miller stand auf und zeigte auf: "Ich möchte, dass Sie mir einige davon bauen."
Also taten sie es. Mit Unterstützung des Verteidigungsministeriums und der NASA bauten Millers Studenten fünf Arbeitsdroiden. Und jetzt ist einer von ihnen an Bord der Internationalen Raumstation (ISS).
"Es sieht nur aus wie ein Kampfdroide", lacht Miller. Es ist eigentlich ein winziger Satellit - der erste von drei NASA-Plänen, die an die ISS gesendet werden sollen. Gemeinsam navigieren sie durch die Korridore der Raumstation und lernen, wie man in Formation fliegt.
Winzige Satelliten sind eine heiße neue Idee in der Weltraumforschung: Anstatt einen großen, schweren Satelliten zu starten, um einen Job zu erledigen, warum nicht viele kleine starten? Sie können die Erde gemeinsam umkreisen und jeweils ihren eigenen kleinen Teil der Gesamtmission erledigen. Wenn eine Sonneneruption einen Satelliten zappt - kein Problem. Der Rest kann Reihen schließen und weitermachen. Die Startkosten werden ebenfalls reduziert, da winzige Satelliten eine Fahrt innerhalb größerer Nutzlasten ankuppeln können und fast kostenlos in den Weltraum gelangen.
Aber es gibt ein Problem: Fliegen in Formation ist schwieriger als es sich anhört. Bitten Sie eine Menge Leute, eine einzelne Datei in einer Reihe aufzustellen, und sie werden es herausfinden und es ziemlich einfach machen können. Es stellt sich heraus, dass es äußerst schwierig ist, eine Gruppe umlaufender Satelliten dazu zu bringen, dasselbe zu tun.
"Angenommen, Sie haben eine Gruppe von Satelliten im Orbit", sagt Miller, "und ein oder zwei von ihnen verlieren ihren Platz." Vielleicht verschlüsselt eine Sonneneruption vorübergehend ihre Navigationscomputer, oder ein Triebwerksfeuer funktionierte nicht wie erwartet. Der gesamte Cluster befindet sich aus dem Gleichgewicht. Die Behebung des Problems erfordert einen komplexen Satz dreidimensionaler Anpassungen, die auf alle Satelliten abgestimmt sind - vielleicht Dutzende oder Hunderte von ihnen. "Wir müssen dies in schrittweise konkrete Anweisungen aufteilen, die ein Computer verstehen kann", sagt Miller.
Und das bringt uns zurück zur ISS:
Millers Herausforderung für seine Ingenieurklasse im Jahr 1999 bestand darin, einen kleinen, grob kugelförmigen Roboter zu entwerfen, der mit komprimierten CO2-Triebwerken an Bord der ISS schweben und manövrieren konnte. Das Projekt mit dem Namen SPHERES (Synchronized Position Hold Engage, Neuausrichtung des experimentellen Satelliten) würde als Testumgebung für das Ausprobieren von experimenteller Software zur Steuerung von Satellitenclustern dienen. Die Roboterkugeln bieten eine generische Plattform, die aus Sensoren, Triebwerken, Kommunikation und einem Mikroprozessor besteht. Wissenschaftler, die an neuen Softwareideen arbeiten, können ihre Software auf diese Plattform laden, um zu sehen, wie gut diese Ideen funktionieren. Dies ist eine schnelle und relativ kostengünstige Möglichkeit, neue Theorien zum Software-Design zu testen.
Mögliche Anwendungen sind die Rückkehr der NASA zum Mond (siehe Vision for Space Exploration). Eine Möglichkeit, ein Mondschiff zu bauen, besteht darin, es Stück für Stück in der Erdumlaufbahn zusammenzubauen. "Software zur Steuerung kleiner Satelliten könnte genauso gut verwendet werden, um die Teile eines Raumschiffs zusammen zu manövrieren", sagt Miller.
Die erste SPHERE traf im April auf der ISS ein und steckte in einer Progress-Versorgungsrakete. (Denken Sie daran, winzige Satelliten sind gute Anhalter.) Irgendwann werden zwei weitere SPHÄREN hinzukommen, eine später in diesem Jahr, wenn das Space Shuttle Discovery (STS-121) zur Station zurückkehrt, und eine weitere, die von einer zukünftigen Shuttle-Mission in die Umlaufbahn gebracht wird.
Wie werden Astronauten die drei KUGELN voneinander unterscheiden? "Sie sind farbcodiert", erklärt Miller. Der an Bord ist jetzt rot; Der zweite ist blau und der dritte gelb.
"Rot" ist bereits beschäftigt. "Wir haben ihm befohlen, zum Beispiel verschiedene Manöver-Schleifen und Kurven zu fahren." Und wir haben die Fähigkeit des Roboters getestet, Probleme zu lösen. " Astronauten versuchten, Red auszutricksen, indem sie einen ihrer Triebwerke „anklebten“. Der Roboter diagnostizierte den Fehler, schaltete das Triebwerk aus und kehrte zur Stationierung zurück.
"Nicht schlecht für einen kleinen Droiden", sagt Miller. "Ich kann es kaum erwarten zu sehen, was drei von ihnen können."
Originalquelle: NASA-Pressemitteilung
