Техническое обслуживание и ремонт больших сооружений особенно важны в космосе, где условия экстремальны, а технологии имеют короткий срок службы. Достижения в области робототехники и автономных систем во многом облегчают работы в космосе. В том числе, производство, сборку, техническое обслуживание, астрономию, наблюдение Земли и удаление мусора.

Учитывая бесчисленные риски, полагаться только на людей-строителей недостаточно, а современные технологии устаревают. 

"Нам необходимо внедрить устойчивые футуристические технологии для поддержки текущей и растущей орбитальной экосистемы, — поясняет Ману Наир, докторант в Университете Линкольна. — По мере роста масштабов космических миссий возникает потребность в более обширной инфраструктуре на орбите. Миссии, посвященные сборке в космосе, будут играть одну из ключевых ролей в удовлетворении растущего спроса". 

В своей статье Наир и его коллеги представили инновационную шагающую роботизированную систему, которую можно использовать для строительства в космосе. В качестве возможного сценария применения технологии исследователи протестировали робота для сборки 25-метрового космического телескопа с большой апертурой (LAST).

Сборка телескопов на орбите

С момента запуска телескопа Хаббл и его преемника, телескопа Джеймс Уэбб, космическое сообщество постоянно двигалось к развертыванию новых и более крупных телескопов с большей апертурой (диаметром области сбора света).

При этом, собрать, например, 25-метровый телескоп LAST на Земле и затем отправить его на орбиту невозможно из-за ограниченных размеров ракет-носителей. Поэтому работы по сборке проводятся на орбите.

"Перспектива ввода в эксплуатацию LAST подстегнула научный и коммерческий интерес к астрономии дальнего космоса и наблюдению за Землей", — отмечает Наир.

Чтобы собрать телескоп такого масштаба в космосе, необходимы подходящие инструменты. По словам Наира, маневренность нынешних кандидатов на выход в открытый космос ограничена. Поэтому важно, чтобы будущие конструкции шагающих роботов на орбите включали функции мобильности, чтобы обеспечить доступ к гораздо большему рабочему пространству без ущерба для маневренности.

Робот E-Walker

В качестве решения исследователи предложили своего ловкого шагающего робота E-Walker с семью степенями свободы (столько же у человеческой руки - прим. ред.).

При помощи углубленного инженерного проектирования, ученые проверили способность робота эффективно собирать 25-метровый телескоп на орбите. E-Walker сравнивали с действующей системой Canadarm2 и Европейским манипулятором ERA на Международной космической станции. Кроме того, был разработан уменьшенный прототип для испытаний на Земле. 

"Наш анализ показывает, что предложенный инновационный дизайн E-Walker оказался универсальным и идеальным кандидатом для будущих орбитальных миссий. Он сможет продлить жизненный цикл миссии, выполняя плановое техническое обслуживание и обслуживание после сборки миссии в космосе, — поясняет Наир. — Анализ уменьшенного прототипа показывает, что он также является идеальным кандидатом для операций по техническому обслуживанию и сборке на Земле. Например, для проведения регулярных проверок ветряных турбин".

Тем не менее многое еще предстоит изучить. Исследование ограничивалось инженерным анализом натурной модели и прототипа E-Walker. По словам Наира, работа по созданию прототипа E-Walker сейчас ведется в Университете Линкольна. 

Исследователи представили свои выводы в Frontiers in Robotics and AI. Результаты  экспериментальной проверки будут опубликованы отдельно.