Flugtest eines Droiden-Prototyps durch MIT-Studenten. Bildnachweis: MIT. klicken um zu vergrößern
MIT-Ingenieure haben kürzlich einen winzigen Satelliten an die Internationale Raumstation ISS geliefert. Dieser winzige Roboter hat ungefähr die Größe eines Fußballs und soll demonstrieren, wie zukünftige Satelliten viel kleiner gebaut werden könnten. Es ist mit einer Reihe von Kohlendioxid-Triebwerken ausgestattet, die es ihm ermöglichen, innerhalb der Station zu manövrieren. Zwei weitere SPHERES (Synchronized Position Hold Engage Re-oriental Experimental Satellites) werden in den nächsten Jahren an die Station geliefert, um zu testen, wie sie in Formation fliegen können.
Vor sechs Jahren zeigte der MIT-Ingenieursprofessor David Miller seinen Studenten an ihrem ersten Unterrichtstag den Film Star Wars. Es gibt eine Szene, die Miller besonders mag, die, in der Luke Skywalker mit einem schwebenden Kampfdroiden kämpft. Miller stand auf und zeigte: '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 befindet sich 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 Plänen der NASA, zur ISS zu senden. 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: Warum nicht viele kleine Satelliten starten, um einen großen, schweren Satelliten zu starten? Sie können die Erde im Tandem umkreisen, wobei jeder seinen eigenen kleinen Teil der Gesamtmission erledigt. Wenn eine Sonneneruption einen Satelliten zappt – kein Problem. Der Rest kann seine Reihen schließen und weitermachen. Auch die Startkosten werden gesenkt, da winzige Satelliten in größeren Nutzlasten mitfahren können und fast kostenlos ins All gelangen.
Aber es gibt ein Problem: In Formation zu fliegen ist schwieriger, als es klingt. Bitten Sie eine Menge Leute, eine einzelne Datei aneinanderzureihen, und sie werden in der Lage sein, es herauszufinden und es ziemlich einfach zu tun. Es stellt sich heraus, dass es extrem schwierig ist, eine Gruppe von Satelliten im Orbit dazu zu bringen, dasselbe zu tun.
„Angenommen, Sie haben eine Ansammlung von Satelliten im Orbit“, sagt Miller, „und ein oder zwei von ihnen verlieren ihren Platz.“ Vielleicht bringt eine Sonneneruption vorübergehend ihre Navigationscomputer durcheinander, oder das Abfeuern eines Triebwerks funktionierte nicht wie erwartet. Der ganze Cluster gerät aus dem Gleichgewicht. Die Behebung des Problems erfordert einen komplexen Satz dreidimensionaler Anpassungen, die zwischen allen Satelliten - vielleicht Dutzenden oder Hunderten - koordiniert werden. „Wir müssen dies in konkrete Schritt-für-Schritt-Anweisungen zerlegen, die ein Computer verstehen kann“, sagt Miller.
Und das führt uns zurück zur ISS:
Millers Herausforderung an sein Ingenieurstudium im Jahr 1999 bestand darin, einen kleinen, ungefähr kugelförmigen Roboter zu entwickeln, der an Bord der ISS schweben und mit komprimierten CO2-Triebwerken manövrieren konnte. Das Projekt mit dem Namen SPHERES (Synchronized Position Hold Engage Re-orient Experimental Satellite) würde als Testumgebung für das Ausprobieren experimenteller Software zur Steuerung von Satellitenclustern dienen. Die Roboterkugeln bieten eine generische Plattform bestehend aus Sensoren, Triebwerken, Kommunikation und einem Mikroprozessor; Wissenschaftler, die an neuen Softwareideen arbeiten, können ihre Software auf diese Plattform laden, um zu sehen, wie gut diese Ideen funktionieren. Es ist eine schnelle und relativ kostengünstige Möglichkeit, neue Theorien zum Softwaredesign zu testen.
Mögliche Anwendungen sind die Rückkehr der NASA zum Mond (siehe die Vision für die Weltraumforschung ). Eine Möglichkeit, ein Mondschiff zu bauen, besteht darin, es Stück für Stück in der Erdumlaufbahn zusammenzubauen. „Eine Software zur Steuerung kleiner Satelliten könnte genauso gut verwendet werden, um die Teile eines Raumschiffs zusammenzumanövrieren“, sagt Miller.
Die erste SPHERE kam im April auf der ISS an, versteckt in einer Progress-Versorgungsrakete. (Denken Sie daran, winzige Satelliten sind gute Tramper.) Schließlich werden zwei weitere SPHERE dazukommen, eine später in diesem Jahr, wenn die Raumfähre Discovery (STS-121) zur Station zurückkehrt, und eine andere wird von einer zukünftigen Shuttle-Mission in die Umlaufbahn gebracht.
Wie werden Astronauten die drei SPHÄREN unterscheiden? „Sie sind farbcodiert“, erklärt Miller. Der an Bord ist jetzt rot; der zweite ist blau und der dritte gelb.
„Rot“ ist bereits besetzt. „Wir haben ihm befohlen, eine Vielzahl von Manövern auszuführen – zum Beispiel Schleifen und Wendungen. Und wir haben die Fähigkeit des Roboters getestet, Probleme zu lösen.“ Astronauten versuchten, Red zu täuschen, indem sie eines seiner Triebwerke „anhalten“ ließen. Der Roboter diagnostizierte den Fehler, schaltete das Triebwerk aus und kehrte zur Positionshaltung zurück.
„Nicht schlecht für einen kleinen Droiden“, sagt Miller. 'Ich kann es kaum erwarten zu sehen, was drei von ihnen können.'
Originalquelle: NASA-Pressemitteilung
