Robot, ilk otonom inşaat demosunda uzay yapısını başarıyla inşa ediyor

Caltech araştırmacıları tarafından tasarlanan, tasarlanan ve inşa edilen robotik bir kafes oluşturucu, uzayda ilk kez astronotların yardımı olmadan başarıyla bir yapı inşa etti. DARPA’nın Yeni Yörünge ve Ay Üretimi, Malzemeler ve Kütle Verimli Tasarım (NOM4D) programının bir parçası olan kafes oluşturucu, çevredeki kafes kirişin aynı bölümlerini veya bölmelerini tekrar tekrar birleştirmek için yakındaki dağıtıcılarda tutulan destekleri ve bağlantıları toplayan otonom bir manipülatörden oluşur.

Caltech’in NASA için yönettiği JPL’de kıdemli araştırma bilimcisi ve havacılıktan sorumlu yönetici ve Lynn Booth ve Kent Kresa Havacılık ve Uzay Liderlik Bölümü Joyce ve Krent Kresa Profesörü Sergio Pellegrino, “Bu, uzayda bir yapının otonom olarak inşa edildiği ilk seferdir” diyor.

Pellegrino, son altı ayını uzayda geçirmiş ve kompozit fiber tüplerden, alüminyum eklemlerden ve Kapton yansıtıcı yüzeyden 1,4 metre çapında (4,6 fit çapında) bir reflektör anten inşa etmek için çalışan bir robot üreticisi olan Caltech’in Otonom Uzay İçi Gerilmiş Reflektör Düzeneği (ASTRA) gösteriminin ekip lideridir.

DARPA’ya göre otonom robotik düzenek, yüksek teknolojili bir K’Nex veya Tinkertoy yapısının bir araya getirilmesine benziyor. Ancak uzayda inşaatı otomatikleştirme süreci çocuk oyuncağı gibi değil.

Ekibin zaman sınırlaması olmasına ve antenin yalnızca ilk bölümünü inşa edebilmesine rağmen, gösteri, devasa yansıtıcı yüzeyleri tutan çok büyük çevre kirişlerine ölçeklendirilebilen önerilen montaj konseptinin fizibilitesini gösterdi.

Uzay gösterisi DARPA projesinin üçüncü aşamasıdır. İlk iki aşamada ASTRA ekibi konsepti ve tasarım metodolojisini geliştirdi ve ardından konseptin Dünya’daki laboratuvar ortamında işe yaradığını gösterdi. Alan yükü 12 aydan kısa bir sürede tamamlandı, test edildi ve yük ana bilgisayarı Momentus Inc.’e teslim edildi.

Uzayda güneş enerjisini toplayıp kablosuz olarak Dünya yüzeyine iletmeyi amaçlayan Uzay Güneş Enerjisi Projesi’nin eş direktörü Pellegrino, “Bu kadar kısa bir zaman çizelgesinde bu kadar karmaşık bir yükü geliştirmek, küçük ekibimiz için çok büyük bir girişimdi” diyor. “Görevi tamamladığımızda, nihayet bu gösterinin açtığı yeni araştırma yolları hakkında düşünmeye başlayabiliyoruz.”

Bilim insanları, reflektör yüzeyleri gibi büyük ölçekli yapıları uzaya yerleştirme becerisini çok isterler. Bunlar, güçlü uzay teleskopları için devasa aynalar olarak kullanılabilir ve gökbilimcilerin çok daha uzaktaki nesneleri gözlemlemelerine olanak tanır; alternatif olarak bu yapılar büyük radyo frekansı antenlerinin açıklığını oluşturabilir.

Çok büyük yapıların uzayda otonom olarak bir araya getirilmesi

Bu tür yapıların boyutu şu anda roket kaplamalarının boyutuyla sınırlıdır. Uzay araştırmalarının başlangıcından bu yana, büyük yapıları yörüngeye veya ötesine taşımak için iki yöntem kullanıldı: bunları fırlatma için katlamak ve uzayda açmak veya bir dizi fırlatmayla gönderilen bölümlerden manuel olarak bir araya getirmek. Artık uzayda daha büyük yapılar elde etmek için üçüncü bir seçeneğe ihtiyaç var; onları tam burada inşa etmek.

NOM4D programının devreye girdiği yer burasıdır. Programın web sitesine göre DARPA, programı 2022 yılında nihai olarak “yörünge içi üretim için Dünya’dan hammadde taşıma” hedefiyle başlattı. Caltech’in ASTRA gösterisi, NOM4D programının 3. aşamasına ulaşan sadece iki projeden biri: küçük ölçekli yörünge gösterileri.

Illinois Urbana-Champaign Üniversitesi liderliğindeki diğeri ise, uzayda karbon tüplerini sertleştirmeye yönelik bir yöntemi test etmek için Uluslararası Uzay İstasyonuna bağlı modüllerden birini kullanacak.

NOM4D DARPA program yöneticisi Andrew Detor yazılı bir açıklamada “NOM4D’nin amacı, uzayda çok büyük yapıların verimli, ölçeklenebilir inşasını sağlamaktır” dedi. “‘Çok büyük’ ​​derken yüzlerce metre, kilometrelerce ölçeği kastediyorum. Bugün bu ölçeğe yaklaşan hiçbir şey başarılamaz.”

Uzaya çıkmak

30 Mart 2026 sabahı erken saatlerde ASTRA, kendisi de SpaceX Transporter-16 misyonuyla fırlatılan Momentus Inc.’in Vigoride 7 yörüngesel uzay aracı tarafından taşınan 10 yükten biri olarak Vandenberg Uzay Kuvvetleri Üssü’nden alçak Dünya yörüngesine otostop çekti. Yaklaşık 1 metreküp (35 fit küp) büyüklüğündeki ASTRA yükü, fırlatmadan sağ kurtuldu.

Kol benzeri bir manipülatörle birlikte, dikmeler ve bağlantı noktalarından yapılmış çapraz desteklere sahip önceden oluşturulmuş iki kafes kiriş bölmesini taşıyordu. Yük aynı zamanda motorlu dağıtıcıların içinde tutulan kirişin geri kalanını oluşturmak için gereken tüm parçaları da içeriyordu.

ASTRA’nın küçük mühendis ekibi, yerde lansmanı alkışladı. Ekipteki eski bir Caltech doktora sonrası araştırmacısı olan ve şu anda Austin’deki Texas Üniversitesi’nde yardımcı doçent olan Jaden Suh’un gözlerinde yaşlar vardı.

Suh, “Çocukken ben de uzay yapılarına çok meraklıydım ve ilgi duyuyordum. Bu alanda çalışan diğer birçok mühendis gibi, eşyalarınızı uzaya göndermek benim de tüm hayatım boyunca hayalini kurduğum şeydi” diyor. “Bu proje üzerinde sıfırdan başlayarak çalışma fırsatına sahip olduğum için son derece şanslıydım. Orijinal fikirlerimin çoğu bu sisteme dahil edildi ve bunun uzaya ulaştığını görmek inanılmazdı.”

ASTRA uzaya vardığında ekip, Vigoride aracı aracılığıyla yerleşik bilgisayara komutlar göndermeye başladı. İlk olarak, fırlatma sırasında bileşenlerini tutan fırlatma sınırlamaları serbest bırakıldı. Daha sonra, önceden oluşturulmuş iki bölme kafes kiriş yapıcısından dışarı itildi ve ardından üçüncü bölmenin montajı gerçekleştirildi.

Yapıyı inşa etme komutları ASTRA ekibi üyeleri tarafından gönderildi: eski bir Caltech sistem mühendisi olan Charles Sommer; Caltech araştırma mühendisi Alan Truong; ve yüksek lisans öğrencisi Tara Venkatadri (MS) – ve sonuçlar uzaydan indirilen fotoğraflarla karşılaştırılarak kontrol edildi.

Çok sayıda öngörülemeyen sorunların üstesinden gelmek için operasyon tekrarlandı. Suh, “Kavram kanıtı testi yapmanızın temel nedeni budur. Uzay ortamında, Dünya’dakiyle karşılaştırıldığında çok fazla farklılık var” diye açıklıyor. “Her zaman birçok küçük sürpriz vardır.”

Bu küçük sürprizlerin giderilmesine yardımcı olmak için ekip, Pellegrino’nun Caltech laboratuarında çalışabilecekleri ASTRA’nın ikizi olan bir uçuş yedeği inşa etmişti. Sommer, “Uzayda bir sorun olduğunu her teyit ettiğimizde laboratuvara geliyoruz ve sorunu yerde taklit etmeye çalışıyoruz” diyor.

Yerdeki araştırmacıların uzaydaki sistemle iletişim kurabildiği, her gün yaklaşık 15 dakikalık yalnızca yedi veya sekiz kısa pencere vardır. Böylece ekip, uçuş yedek parçasındaki alternatifleri test ederek bir çözüm üretiyor ve ardından geçici çözümü uzaydaki ikize aktarıyor.

Nominal olarak, ana manipülatör robot etrafta hareket eder, bileşenleri alır, bunları doğru konuma getirir ve her bölmeyi bir montaj plakası üzerinde oluşturur. Bu sıra tamamlandıktan sonra manipülatör, yaylar tarafından birbirine karşı öngerilmeli iki yansıtıcı kablo ağı oluşturmak için kafes kirişe ağ benzeri delikli bir film iliştirir.

ASTRA’nın kullandığı yansıtıcı malzeme, Profesör Igor Bargatin liderliğindeki Caltech ekibi ve Pensilvanya Üniversitesi’ndeki işbirlikçileri tarafından ortaklaşa icat edildi. Delikli film, normalde katlanabilir reflektörlerde kullanılan örgü metalik ağa göre çeşitli avantajlar sunar: Daha az miktarda ön gerilim gerektirir ve böylece mühendislerin çok daha hafif yapılar tasarlamasına olanak tanır.

Tamamen hazırlandıktan sonra, her yeni bölme uzay ortamına itilir ve tüm süreç bir sonraki bölme için tekrarlanır. ASTRA kafesi, 11 bölme tamamlandığında, ağ benzeri reflektörlere bağlanıp dışarı itildiğinde tamamlanmış olur.

ASTRA’nın misyonunun Aralık ayında sona ermesiyle birlikte gösterinin kafes kiriş montajını tamamlaması pek mümkün görünmüyor. Ancak ekip, önerilen yörüngede montaj yaklaşımının uygulanabilir olduğunu ve tasarımı basitleştirip iyileştirmeleri gerektiğini gösterecek yeterli ders aldıklarını söylüyor.

• 
  

• 
  

Pellegrino, “Yapıların zeminde önceden inşa edilemeyeceği ve açılamayacağı boyut sınırına ulaştığınızda, bunları uzayda nasıl inşa edeceğinizi düşünmelisiniz” diyor. “Dolayısıyla bu çalışma yalnızca astronomi ve astrofizik için değil aynı zamanda iletişim ve uzay güneş enerjisi için çok büyük güneş dizileri oluşturmak gibi diğer alanlar için de faydalı olabilir.”