Ein kombiniertes Team amerikanischer und kanadischer Ingenieure hat einen wichtigen ersten Schritt nach vorne gemacht, indem es erfolgreich neue, einzigartige Roboterforschung an Bord der Internationalen Raumstation (ISS) zur eventuellen Reparatur und Betankung hochwertiger umlaufender Weltraumsatelliten eingesetzt hat und das das Potenzial hat, eines Tages Kosteneinsparungen in Milliardenhöhe für den staatlichen und gewerblichen Raumfahrtsektor zu erzielen.
Freudige Forscher aus beiden Nationen riefen "Ja !!!" - nach erfolgreicher Verwendung des RRM-Experiments (Robotic Refueling Mission) - außerhalb der ISS als Technologieprüfstand verschraubt, um zu demonstrieren, dass ein ferngesteuerter Roboter im Vakuum des Weltraums heikle Arbeitsaufgaben erfüllen kann, die eine äußerst präzise Bewegungssteuerung erfordern. Das revolutionäre Robotik-Experiment könnte die Nutzungsdauer von Satelliten verlängern, die sich bereits in der Erdumlaufbahn befinden und an denen noch nie gearbeitet werden sollte.
"Nachdem ich viele Monate beruflicher und persönlicher Zeit für RRM aufgewendet hatte, war es für mich ein großer emotionaler Ansturm und eine Bestätigung, den ersten Videostream eines RRM-Tools zu sehen", sagte Justin Cassidy in einem exklusiven ausführlichen Interview mit dem Space Magazine. Cassidy ist RRM-Hardware-Manager am Goddard Spaceflight Center der NASA in Greenbelt, Maryland.
Und das RRM-Team hat bereits Pläne, ab diesem Sommer noch ehrgeizigere Experimente durchzuführen, einschließlich des mit Spannung erwarteten Flüssigkeitstransfers, um eine tatsächliche Satellitenbetankung zu simulieren, die Roboteranwendungen im Weltraum umgestalten könnte - siehe Details unten!
Alle Roboteroperationen an der Station wurden von Fluglotsen vom Boden aus ferngesteuert. Der Zweck von Fernsteuerung und Robotik besteht darin, die menschliche Besatzung der ISS zu befreien, damit sie an anderen wichtigen Aktivitäten arbeiten und wissenschaftliche Experimente durchführen kann, die menschliches Denken und Eingreifen vor Ort erfordern.
Während eines Zeitraums von drei Tagen vom 7. bis 9. März führten die Ingenieure gemeinsame Operationen zwischen dem Experiment der Robotic Refueling Mission (RRM) der NASA und dem Roboter-Handwerker der Canadian Space Agency (CSA) durch - dem Dextre-Roboter. Dextre wird offiziell als SPDM oder Special Purpose Dexterous Manipulator bezeichnet.
Am ersten Tag manövrierten Roboteroperatoren auf der Erde den 3,7 Meter langen Dextre-Handwerker mit dem in Kanada gebauten Roboterarm (SSRMS) der Raumstation aus der Ferne zum RRM-Experiment.
Dextres "Hand" - technisch bekannt als "OTCM" - ergriff und inspizierte dann drei verschiedene spezialisierte Satellitenarbeitswerkzeuge, die in der RRM-Einheit untergebracht waren. Umfassende mechanische und elektrische Bewertungen des Sicherheitskappenwerkzeugs, des Drahtschneider- und Deckenmanipulationswerkzeugs und des Multifunktionswerkzeugs ergaben, dass alle drei Werkzeuge einwandfrei funktionierten.
„Unsere Teams haben die„ Hand “des kanadischen„ Dextre “-Roboters mechanisch am RRM Safety Cap Tool (SCT) verriegelt. Das RRM SCT ist das erste Gerät im Orbit, das die Videofunktion der Dextre OTCM-Hand nutzt “, erklärte Cassidy.
„Zu Beginn des Werkzeugbetriebs trieben Missionssteuerungen die elektrische Versorgungsleitung des OTCM mechanisch vorwärts, um sie mit der integrierten Elektronikbox des SCT zu verbinden. Als diese Schnittstelle mit Strom versorgt wurde, konnte unser Team dies auf Goddards Großbildfernsehern sehen - das "First Light" -Video des SCT zeigte eine Aufnahme des Werkzeugs in der RRM-Staubucht (siehe Foto).
"Unser Team brach in einen Schrei aus" Yeah! " um diese erfolgreiche Prüfung des elektrischen Funktionssystems zu loben. “
Dextre führte dann verschiedene Aufgaben aus, um zu testen, wie gut eine Vielzahl repräsentativer Gasarmaturen, Ventile, Drähte und Dichtungen an der Außenseite des RRM-Moduls manipuliert werden können. Es löste Sicherheitsstartschlösser und schnitt akribisch zwei extrem dünne Satellitenschlossdrähte - aus Stahl - mit einem Durchmesser von nur 0,5 Millimeter (20 Tausendstel Zoll).
„Das Drahtschneiden dauerte nur wenige Minuten. Beide Drahtschneidaufgaben dauerten jedoch ungefähr 6 Stunden koordinierter, sicherer Roboteroperationen. Der Sicherungsdraht war vor dem Flug an der Schnittstelle zwischen Umgebungskappe und T-Ventil verlegt, verdreht und am Boden festgebunden worden “, sagte Cassidy.
Diese RRM-Übung ist das erste Mal, dass der Dextre-Roboter für ein Technologieforschungs- und -entwicklungsprojekt auf der ISS eingesetzt wurde. Dies ist eine wesentliche Erweiterung seiner Fähigkeiten über die Roboterwartung des massiven umlaufenden Außenpostens hinaus.
Videotitel: Dextres Roboter-Betankungsmission: Tag 2. Der zweite Tag von Dextres anspruchsvollster Mission wurde am 8. März 2012 erfolgreich abgeschlossen, als der Roboter-Handwerker seine drei zugewiesenen Aufgaben erledigte. Bildnachweis: NASA / CSA
Insgesamt dauerten die drei Betriebstage etwa 43 Stunden und verliefen etwas schneller als erwartet, da sie so nahe am Nennwert lagen, wie es zu erwarten war.
"Die Tage 1 und 2 dauerten ungefähr 18 Stunden", sagte Charles Bacon, RRM Operations Lead / Systemingenieur bei NASA Goddard, gegenüber dem Space Magazine. „Tag 3 dauerte ungefähr 7 Stunden, da wir alle Aufgaben vorzeitig erledigt hatten. Alle drei Tage waren 18 Stunden lang, wobei das Team in zwei Schichten arbeitete. Die Zeit war also wie erwartet und tatsächlich etwas besser, da wir am letzten Tag früh fertig waren. “
"In den letzten Monaten hat unser Team die Voraussetzungen für RRM-Demonstrationen im Orbit geschaffen", sagte Cassidy. "Genau wie bei einer Theaterproduktion haben wir viele Ingenieure hinter den Kulissen, die Entwicklungsunterstützung geleistet haben und weiterhin Teil des RRM-Betriebs im Orbit sind."
„In jeder Phase von RRM - von der Vorbereitung über die Lieferung, Installation bis hin zum Betrieb - bin ich erstaunt über die immensen Anstrengungen, die viele verschiedene Teams unternommen haben, um RRM umzusetzen. Das Satellite Servicing Capabilities Office im Goddard Space Flight Center der NASA hat sich mit dem Johnson Space Center, dem Kennedy Space Center (KSC), dem Marshall Space Flight Center und dem Kontrollzentrum der kanadischen Raumfahrtbehörde in St. Hubert, Quebec, zusammengetan, um RRM Wirklichkeit werden zu lassen. “
"Der bisherige Erfolg der RRM-Operationen auf der Internationalen Raumstation (ISS) mit Dextre ist ein Beweis für die Exzellenz der vielen Organisationen und Partner der NASA", erklärte Cassidy.
Die dreitägige „Aufgabe zum Entfernen von Gasarmaturen“ war eine erste Simulation, um Techniken zu üben, die für die robotergesteuerte Behebung fehlerhafter Satelliten und das Betanken von ansonsten nominell betriebenen Satelliten erforderlich sind, um deren Lebensdauer hoffentlich um mehrere Jahre zu verlängern.
Bodentechniker verwenden die Armaturen und Ventile, um alle wesentlichen Flüssigkeiten, Gase und Kraftstoffe vor dem Start in einen Satellitenspeichertank zu laden, die dann versiegelt, abgedeckt und normalerweise nie wieder zugänglich sind.
"Die Auswirkungen der Raumstation als nützlicher Technologieprüfstand können nicht genug betont werden", sagt Frank Cepollina, stellvertretender Direktor des Satellite Servicing Capabilities Office (SSCO) im Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Md.
„Frische Satellitenservicetechnologien werden innerhalb von Monaten statt Jahren in einer realen Weltraumumgebung demonstriert. Das ist riesig. Es ist ein echter Fortschritt bei der Weiterentwicklung der Weltraumtechnologie. “
Vier weitere anstehende RRM-Experimente, die vorläufig für dieses Jahr geplant sind, werden die Fähigkeit eines ferngesteuerten Roboters demonstrieren, Barrieren zu entfernen und leere Satellitengastanks im Weltraum zu betanken, wodurch teure Hardware vor dem vorzeitigen Beitritt zum Orbital-Schrottplatz geschützt wird.
Das Timing zukünftiger RRM-Operationen kann schwierig sein und hängt von der Verfügbarkeit von Dextre und dem SSRMS-Arm ab, die auch für viele andere laufende ISS-Operationen wie Weltraumspaziergänge, Wartungsaktivitäten und wissenschaftliche Experimente sowie das Anlegen und / oder Entladen eines Steady stark ausgelastet sind Strom kritischer Frachtversorgungsschiffe wie Progress, ATV, HTV, Dragon und Cygnus.
Flexibilität ist der Schlüssel zu allen ISS-Operationen. Und obwohl die Stationsbesatzung nicht an RRM beteiligt ist, könnten ihre Aktivitäten sein.
"Während sich die Crew selbst bei ihren Operationen nicht auf Dextre verlässt, können Dextre-Operationen indirekt beeinflussen, was die Crew kann oder nicht", sagte Bacon. "Zum Beispiel kann die Besatzung während unserer RRM-Operationen bestimmte körperliche Übungen nicht ausführen, da diese Bewegung die Bewegung von Dextre beeinflussen könnte."
Hier ist eine Liste der bevorstehenden RRM-Operationen - ausstehende Einschränkungen des ISS-Zeitplans:
* Auftanken (Sommer 2012) - Nachdem Dextre ein Kraftstoffventil geöffnet hat, das dem heute bei Satelliten üblichen ähnlich ist, wird flüssiges Ethanol über einen hoch entwickelten Roboter-Kraftstoffschlauch in das Ventil geleitet.
* Manipulation der Wärmedecke (TBD 2012) - Dextre übt das Abschneiden des Wärmedeckenbands und das Zurückklappen einer Wärmedecke, um den Inhalt darunter freizulegen.
* Entfernen der Schraube (Befestigungselement) (TBD 2012) - Dextre löst die Satellitenschrauben (Befestigungselemente) automatisch.
* Entfernen der elektrischen Kappe (TBD 2012) - Dextre entfernt die Kappen, die normalerweise die elektrische Steckdose eines Satelliten abdecken.
RRM wurde im Juli 2011 auf der letzten Shuttle-Mission (STS-135) des drei Jahrzehnte langen Shuttle-Programms der NASA in den Orbit im Frachtraum des Space Shuttle Atlantis befördert und dann von raumlaufenden Astronauten auf einer externen Arbeitsplattform auf dem ISS-Backbone-Fachwerk montiert. Das Projekt ist eine gemeinsame Anstrengung von NASA und CSA.
„Darum geht es beim Erfolg. Mit RRM ebnen wir wirklich den Weg für zukünftige Robotererkundungen und Satellitenservices “, schloss Cassidy.
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24. März (Sa): Kostenlose Vorlesung von Ken Kremer bei der New Jersey Astronomical Association im Voorhees State Park, New Jersey, um 20:30 Uhr. Thema: Atlantis, das End-of-Americas-Shuttle-Programm, RRM, Orion, SpaceX, CST-100 und die Zukunft der NASA-Raumfahrt für Menschen und Roboter
