Landsat-7 está en problemas. Unas 438 millas más arriba, la nave del tamaño de una minifurgoneta gira alrededor de la Tierra cada 16 días. Y durante más de 18 años, el satélite ha capturado imágenes de nuestro planeta en constante cambio. Pero Landsat-7 se está quedando sin combustible.
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Si se tratara de una nave con destino a la Tierra, esto no sería un problema. Repostamos todo: aviones, trenes y automóviles. Pero arriba en el espacio, es una historia diferente. Los satélites trabajan a cientos o incluso miles de millas de la Tierra, acelerando a miles de millas por hora. Esta velocidad y distancia deja a los operadores terrestres indefensos si algo sale mal. Eso incluye el reabastecimiento de combustible: una vez que los satélites se quedan sin gas, son entregados por muertos. Las únicas excepciones son el Hubble y la Estación Espacial Internacional, que se encuentran en órbita lo suficientemente baja como para llegar a través de un transbordador y vale la pena enviar personas para su reparación.
Pero con el precio promedio de los satélites superando los mil millones de dólares, deshacerse de las embarcaciones una vez que están vacías es costoso. También contribuye al creciente problema de la basura espacial: estos objetos artificiales que alguna vez fueron útiles se convierten en peligros potencialmente mortales en el espacio. "No lo hacemos porque nos gusta tirar las cosas, lo hacemos porque no hay otra opción", dice Benjamin Reed, subdirector de proyectos de la División de Proyectos de Servicios Satelitales de la NASA, un grupo decidido a cambiar la forma en que los investigadores ven satélites
Ubicada en un almacén en el Centro Espacial Goddard en Greenbelt Maryland, la División de Proyectos de Servicios Satelitales está trabajando hacia nuevas tecnologías revolucionarias que permitan reparar, reabastecer de combustible y actualizar satélites mientras está en órbita. Hasta ahora, la potencia informática y la tecnología robótica no han sido lo suficientemente sofisticadas como para hacer posible este difícil esfuerzo.
Las paredes del "epicentro" cavernoso de SSPD, como lo llama Reed, están cubiertas con una tela negra para imitar la oscuridad del espacio durante las ejecuciones de simulación. Los brazos robóticos, cada cinco o más pies de largo, están unidos en varios ángulos en cada estación de trabajo en la habitación. Una réplica de tamaño natural del Landsat-7 se sienta junto a la puerta, y dos brazos apuntan en direcciones opuestas, congelados a medio gesto frente a la nave.
Estas armas son parte de la etapa de desarrollo de un proyecto denominado Restore-L, una nave destinada a lanzarse al espacio en el verano de 2020, diseñada para repostar satélites que funcionan en vacío. Su primer objetivo: Landsat-7.
Sin embargo, repostar en el espacio es mucho más complicado de lo que piensas. Primero, la nave tiene que alcanzar al satélite, igualando precisamente su velocidad. "Una milla por hora más lento y [Restore-L] nunca lo atrapará; una milla por hora más rápido, cosas malas [suceden] ", dice Reed, juntando sus puños para demostrar la destrucción que se produciría.
Dirigir tal esfuerzo desde el suelo sería casi imposible. Cualquier leve retraso en la comunicación de los operadores terrestres podría provocar una catástrofe. Por lo tanto, Restore-L necesita un cerebro propio para rastrear y calcular su trayectoria para conectarse al satélite.
Entra Raven. Ligeramente más pequeño que una caja de leche, este dispositivo tiene tres instrumentos ópticos: luz visible, infrarrojos y lo que se conoce como LIDAR, que envía láseres y recoge la luz dispersa. El dispositivo llegó a la Estación Espacial Internacional en febrero pasado y desde entonces se ha conectado al exterior de la estación, rastreando el movimiento de cualquier nave espacial entrante y saliente. Los tres sensores le permiten monitorear estos objetos en todas las condiciones de luz, explica Ross Henry, el investigador principal del proyecto Raven.
Raven esencialmente está ayudando al equipo a desarrollar un "sistema de piloto automático", dice Henry. Puede detectar naves espaciales entrantes a casi 17 millas de distancia; se muestran como un solo píxel en una imagen. Raven luego usa sus sensores para rastrear el movimiento de la nave. Basado en un algoritmo interno, Raven puede escupir coordenadas que detallan la posición del cuerpo entrante en el espacio y su orientación. Eventualmente, sensores similares a los de Raven se incorporarán a Restore-L.
Durante su misión, estos sensores llevarán Restore-L cerca del satélite que lo necesite. En el caso de la reparación del Landsat-7, los brazos robóticos de Restore-L entrarían en juego, enganchándose a un anillo de metal en la parte inferior del satélite, que originalmente se usó para asegurar el Landsat-7 en la parte superior de su cohete de lanzamiento.
Al igual que su brazo, los brazos del robot tienen tres puntos principales de movimiento: un hombro, un codo y una muñeca, explica Reed. Una cámara ubicada en su muñeca lo ayuda a rastrear su posición en relación con el satélite y responder a pequeños cambios a medida que el par avanza rápidamente a través del espacio a miles de millas por hora.
"Eso es lo que practicamos aquí", dice Reed, señalando a otra réplica del fondo de un satélite que se encuentra en la esquina más alejada del almacén. El anillo inferior del satélite se encuentra expuesto y otro brazo robótico permanece inmóvil frente al dispositivo. Para practicar la maniobra, un segundo robot hace que el fondo del satélite se balancee y teje mientras el brazo robótico lo atrapa, y continúa rastreando su movimiento.
"Ahora, y no estoy bromeando cuando digo esto, viene la parte fácil", dice Reed. "Y ese es el repostaje real".
Para esta parte "fácil" de la misión, Restore-L utilizará cinco herramientas especialmente diseñadas para acceder a la válvula de combustible. Debe cortar el aislamiento, quitar un cable de bloqueo sobre la tapa superior y desenroscar tres tapas a prueba de fugas diferentes. Luego se utilizarán dos herramientas más especialmente diseñadas para enroscar el brazo de combustible en la boquilla, bombear combustible a menos de 250 libras por pulgada cuadrada de presión y volver a aislar el puerto. Una vez que se completa el abastecimiento de combustible, la mitad delantera de la boquilla se separa del brazo retráctil. Queda atrás un nuevo puerto de abastecimiento de combustible que solo requiere el uso de dos herramientas para completar la maniobra, simplificando todas las futuras misiones de reabastecimiento de combustible.
El objetivo de SSPD es trabajar con otros diseñadores de satélites para ayudar a que todos los satélites futuros sean capaces de reabastecerse de combustible mediante la incorporación del nuevo diseño de puerto de abastecimiento de combustible. ser cooperativo ", dice Reed. Tales ajustes satelitales son el futuro de la industria, dice. "Está claro que la mayoría de las empresas lo reconocen y ya están interesadas en el servicio cooperativo".
El equipo también está considerando cargar futuras embarcaciones de reabastecimiento de combustible con suficiente combustible para dar servicio a múltiples satélites, como una estación de servicio móvil en el espacio. "Si puede llegar allí y restaurar la vida de uno de estos satélites de miles de millones de dólares otros cinco o diez años, inmediatamente habrá recuperado su dinero", dice Henry. "Si puedes hacer cinco de ellos, tienes un cambio de juego".
En el futuro, el equipo espera que otras embarcaciones como Restore-L puedan ayudar a actualizar o dar servicio a otros satélites. Están trabajando hacia lo que a veces se conoce como las cinco R, dice Reed: inspección remota, reubicación, repostaje, reparación y reemplazo.
Un día, los satélites desechables serán cosa del pasado. Los satélites basura alguna vez fueron una necesidad, dice Reed, pero ahora, los sistemas modernos están a la altura. "La industria satelital no está rota", dice. "Estamos sugiriendo humildemente al mundo satelital que podría ser mejor".
Reed y Henry presentarán en un panel en Future Con, una celebración de ciencia, tecnología y entretenimiento de tres días dentro de Awesome Con del 16 al 18 de junio de 2017 en Washington, DC Asista para aprender más sobre robots en el espacio, pero también sobre dinosaurios en la Antártida, la nanotecnología en el trabajo y el multiverso!
