Af Palle Vibe, Alt om Data
Denne artikel er oprindeligt bragt på Alt om Data. Computerworld overtog i november 2022 Alt om Data. Du kan læse mere om overtagelsen her.
Jordkuglen er omgivet af satellitter og robotsonder. Hundredevis af små drabanter befinder sig i fast kredsløb omkring 36.000 km over Jorden, hvor de suser rundt med nøjagtig samme hastighed, som vor klode drejer om sig selv.
Det kan være satellitter til tele eller vejr eller militære sonder, men fælles for dem er, at de er geostationære og altså følger ”geosynkront” med Jordens rotation, så de altid befinder sig over samme punkt i forhold til jordoverfladen.
Mange af disse ”GEO-satellitter” har hængt der i over 30 år og er i stigende fare for at blive ødelagt af meteorer, sammenstød med andre rumgenstande eller må ligefrem skydes ned.
USA, der har flere GEO-satellitter i kredsløb end nogen anden nation, rapporterer om funktionsfejl, operationelle forsinkelser, dækningssvigt og flere andre uheldige hændelser som følge af almindelig nedslidning og forældelse.
Problematik
Men det er ikke umiddelbart muligt at servicere eller reparere satellitter, når de først én gang er sendt op i kredsløb. De er optimerede til et eller to formål og kan hverken ændres, tilpasses eller opgraderes.
Nutidens GEO-satellitter ligner en gammel Nokia 3210-mobiltelefon. De er robuste, stabile og kan formidle et signal, men så heller ikke rigtig mere.
Og udtjente satellitter er i bund og grund det samme som rumskrot, der blot sejler nyttesløst rundt til gene for anden rumtrafik, ligesom de kan falde ned og ramme Jorden og beskadige eller forurene omgivelserne.
Robotten har mange evner
Rummets lille handyman, RSGS, kan bruges til mange opgaver, som det fremgår af disse første skitser til sonden. Det lille, manøvredygtige servicerobotfartøj har en særlig forsats med fjernstyrede robotarme, kaldet Frend, som er drevet af strøm fra det relativ store solpanel.
Solpanelet, som der kun er et enkelt af i denne illustration, er foldet sammen under opsendelsen, og ude i rummet, hvor det aldrig blæser – for der er ingen luft – betyder det ikke noget, at der stikker et stort panel op fra den kun 7 kilo tunge sonde.
For eksempel kan én robotarm holde den fejlbehæftede satellit fast, mens den anden robotarm udfører de nødvendige reparationer som eksempelvis justering af antenner og solpaneler. Frend-robotarmene vil endda kunne håndtere værktøj og redskaber.
Robotten vil også kunne inspicere og opgradere satellitter med ny hardware, så de får nye funktioner og kan få et forlænget liv, selvom deres primære opgave ikke længere er relevant.
Discount eller reparation
Der er to mulige løsninger. Enten kan man konstruere discount-satellitter, der lynhurtigt og forholdsvis billigt kan sendes op. Da de skal statte de ødelagte, eller også må andre satellitter i nærheden kunne tage over, når en satellit må tages ud af drift.
Men det forudsætter igen, at disse andre satellitter kan omprogrammeres til nye opgaver. Det er dog ikke uden udfordringer (og udgifter) at konstruere satellitter med mulighed for at kunne udføre flere opgaver.
Det handler ikke kun om software.
Den tekniske hardware skal også være på plads, og sådanne satellitter skal derfor medføre flere moduler, der skiftesvis kan tages i brug.
Her kan man sammenligne med en moderne smartphone, der kan programmeres til mange forskellige nye funktioner og modtage trådløse opgraderinger.
Fremtidige satellitter vil derfor nok til en vis grad kunne softwareopdateres fra Jorden, men det vil stadig ikke være muligt at opgradere satellitternes hardware som processorer, sensorer og kommunikationssystemer for at undgå forældelse.
Arbejdstemperaturen er vigtig
Ifølge Gordon Roesler, der er program-direktør for det amerikanske forsvars særlige udviklingsafdeling, Darpa, er et af de store problemer ved flerfunktionssatellitter at holde en passende arbejdstemperatur i rumsonden, så den følsomme elektronik ikke bliver for varm.
I rummet er der jo ikke nogen luft til at lede varmen bort. Et andet og lige så stort problem er det, at alene kabelforbindelserne i en almindelig kommunikationssatellit let kan veje 45 kilo.
Skulle sådan en satellit i stedet kunne fungere som vejrsatellit, ville det kræve mange kilo ekstra ledningsforbindelser, relæer osv., så man kunne skifte mellem disse to funktioner.
Mini-satellitter kan kobles sammen
Det amerikanske militær arbejder sideløbende på et andet program, Phoenix, hvor der udvikles små, modulære satellitter, Satlets. De små satellitter kan sammenbygges og udformes i utallige udgaver til utallige formål.
Meningen er som med RSGS-projektet at sikre satellitter til lavere omkostninger, men med høj ydelse og nytteværdi. Phoenix-programmet omfatter to typer hardware.
Satlets kan sættes vilkårligt sammen, og de deler data samt styring af strøm og ventilation og vil dermed kunne varetage flere og større opgaver og medbringe mange forskellige typer nytteudstyr.
Flyvende robotter
Imidlertid arbejder Darpa intenst på at løse alle problemer ved at udvikle en ”servicerobot”, der kan sendes op og gå i fysisk kontakt med satellitter, der skal vedligeholdes, repareres eller opgraderes.
Denne særlige RSV-robot (Robotic Servicing Vehicle) skal også kunne foretage inspektion af satellitter på nært hold og eksempelvis foretage justering og tilpasning af mekaniske komponenter som solpaneler og antenner samt foretage mekaniske opgraderinger.
Projektet kaldes RSGS (Robotic Servicing of Geosynchronous Satellites)
Det har til formål at yde opsendte satellitter samme service og vedligeholdelse, som fly, skibe og jordbaserede kommunikationssystemer modtager rutinemæssigt i dag.
En specielt vigtig og udfordrende del af projektet er at udvikle elektrisk drevne robot-arme, der både kan række ud og gribe fat i satellitten og derpå låse den til sig i en slags fast docking-greb og derpå udføre de nødvendige procedurer.
Armene, der betegnes FREND (Front-end Robotics Enabling Near-term Demonstration), har ikke bare adskillige led, der giver stor bevægelsesfrihed, men de kan også gøre brug af værktøj.
Darpa vil yderligere udstyre den nye servicesonde med avanceret computersyn og software, så den kan udføre selv avancerede serviceopgaver i rummet på egen (robot)hånd.
Samtidig vil servicerobotten få onboard mission-planning software og navigationssensorer, så den kan manøvrere sikkert og nøjagtigt rundt mellem satellitterne og andre rumfartøjer i kredsløb.
Ring efter håndværkeren, og han kommer sejlende gennem rummet parat til at udbedre hardware- og softwarefejl.Udvikling
Robotten skal udvikles med henblik på at opnå længst mulige driftstid, og den vil, da GEO-satelliterne altid befinder sig i samme omløbsbane, nemt kunne bevæge sig rundt fra satellit til satellit uden at have behov for store mængder brændstof.
Selvom RSGS-projektet i de første faser udvikles inden for organisationen Darpa, er det tanken at udbyde det som et kommercielt ejet og drevet robotprojekt, der så selv vil kunne overtage og stå for den videre udvikling, fremstilling og afprøvning af robotten foruden træning og uddannelse af operatører og andet jordpersonel.
Og udgifterne skal dækkes af de indtægter robotten selv genererer ved at servicere kommercielle rumfartøjer på lejebasis.
Flere amerikanske rumfirmaer har vist interesse for projektet, der forventes realiseret i løbet af fem til seks år. Hvis projektet bliver en succes, vil den nye teknologi i væsentlig grad kunne mindske problemerne og omkostningerne ved at opsende og operere GEO-satellitter.
Det vil sandsynligvis blot være starten på en ny bølge af satellitter, hvis eneste opgave er at servicere eksisterende satellitter. Verdensrummets handyman er født.