Flight test van een prototype droid door MIT undergrads. Klik om te vergroten
MIT-ingenieurs hebben onlangs een kleine satelliet aan het internationale ruimtestation ISS geleverd. Het is uitgerust met een set koolstofdioxide stuwraketten waarmee het binnen het station kan manoeuvreren. Twee extra SPHERES (Synchronized Position Hold Engage Re-orient Experimental Satellites) zullen de komende jaren aan het station worden geleverd om te testen hoe ze in formatie kunnen vliegen.
Zes jaar geleden toonde professor David Miller, MIT-ingenieur, de film Star Wars aan zijn studenten op hun eerste lesdag. Er is een scène waar Miller bijzonder dol op is, die waar Luke Skywalker met een zwevende gevechtsrobot ronddwaalt. Miller stond op en wees: 'Ik wil dat je er een paar voor me bouwt.'
Dus dat deden ze. Met steun van het ministerie van Defensie en NASA hebben de studenten van Miller vijf werkende droids gebouwd. En nu zit er een aan boord van het International Space Station (ISS).
'Het lijkt alleen maar op een droid', lacht Miller. Het is eigenlijk een kleine satelliet - de eerste van drie NASA-plannen om naar het ISS te sturen. Samen navigeren ze door de gangen van het ruimtestation en leren ze hoe ze in formatie kunnen vliegen.
Kleine satellieten zijn een nieuw idee in de verkenning van de ruimte: waarom zou u niet veel kleine lanceren in plaats van één grote, zware satelliet te lanceren om een klus te klaren? Ze kunnen samen om de aarde draaien, waarbij ze elk hun eigen kleine deel van de algehele missie uitvoeren. Als een zonnevlam één satelliet afvuurt - geen probleem. De rest kan de gelederen sluiten en doorgaan. De lanceerkosten worden ook verlaagd, omdat kleine satellieten met een groter laadvermogen mee kunnen liften en bijna gratis de ruimte in komen.
Maar er is een probleem: vliegen in formatie is lastiger dan het klinkt. Vraag een menigte mensen om een enkel bestand op een rij te zetten, en ze zullen het kunnen uitzoeken en het vrij gemakkelijk kunnen doen. Het is buitengewoon moeilijk om een groep satellieten in een baan te krijgen om hetzelfde te doen.
"Stel, je hebt een cluster van satellieten in een baan om de aarde", zegt Miller, "en een of twee verliezen hun plaats." Misschien vervormt een zonnevlam tijdelijk hun navigatiecomputers, of werkte een boegschroef niet zoals verwacht. De hele cluster is in de war. Het probleem oplossen vereist een complexe set van driedimensionale aanpassingen, gecoördineerd tussen alle satellieten - misschien tientallen of honderden. "We moeten dit opsplitsen in stapsgewijze, concrete instructies die een computer kan begrijpen", zegt Miller.
En dat brengt ons terug naar het ISS:
Miller's uitdaging voor zijn niet-gegradueerde ingenieursklasse in 1999 was om een kleine, ongeveer bolvormige robot te ontwerpen die aan boord van het ISS zou kunnen zweven en manoeuvreren met behulp van gecomprimeerde CO2-stuwraketten. Het project, SPHERES (Synchronized Position Hold Engage Re-orient Experimental Satellite) genoemd, zou als testbed dienen voor het uitproberen van experimentele software om clusters van satellieten te besturen. De robotbollen bieden een generiek platform bestaande uit sensoren, stuwraketten, communicatie en een microprocessor; wetenschappers die aan nieuwe software-ideeën werken, kunnen hun software in dat platform laden om te zien hoe goed die ideeën werken. Het is een snelle en relatief goedkope manier om nieuwe theorieën over softwareontwerp te testen.
Mogelijke toepassingen zijn onder meer de terugkeer van NASA naar de maan (zie de Visie voor ruimteverkenning). Een manier om een maanschip te bouwen, is door het stuk voor stuk in een baan om de aarde te monteren. "Software die is ontworpen om kleine satellieten te besturen, kan net zo goed worden gebruikt om de stukjes van een ruimteschip samen te manoeuvreren", zegt Miller.
De eerste SPHERE arriveerde in april op het ISS, weggestopt in een Progress-bevoorradingsraket. (Vergeet niet dat kleine satellieten goede lifters zijn.) Uiteindelijk zullen er nog twee SPHERES zich bij aansluiten, een later dit jaar wanneer de Space Shuttle Discovery (STS-121) terugkeert naar het station en een andere door een toekomstige shuttle-missie in een baan om de aarde wordt gebracht.
Hoe zullen astronauten de drie sferen van elkaar onderscheiden? 'Ze hebben een kleurcode', legt Miller uit. Die aan boord is nu rood; de tweede is blauw en de derde geel.
"Rood" is al bezig. "We hebben hem de opdracht gegeven om bijvoorbeeld verschillende manoeuvres-lussen en bochten te maken. En we hebben het vermogen van de robot om problemen op te lossen getest. " Astronauten probeerden Red te misleiden door een van zijn stuwraketten vast te houden. De robot stelde de fout vast, zette de boegschroef uit en keerde terug naar het station.
'Niet slecht voor een kleine droid', zegt Miller. "Ik kan niet wachten om te zien wat drie van hen kunnen doen."
Oorspronkelijke bron: NASA News Release
