Robotai galėtų atpažinti ir pašalinti kosmoso šiukšles


Robotai gali atpažinti ir pašalinti kosminį šlamštą

3D kamera sukurta taip, kad atlaikytų ekstremalias kosmoso sąlygas. Tikrasis modelis bus mažesnis už šį. Kreditas: SINTEF

Žemę skrieja daug kosminio šlamšto. Norvegijos mokslininkai mano, kad ateityje atsiras jo pašalinimo rinka, ir sukūrė visiškai naujo tipo roboto viziją, kuri leis tai padaryti. Tai paskatino Europos kosmoso agentūros (ESA) susidomėjimą.

SINTEF kuria naują 3D kamerą, kuri yra pakankamai tvirta ir tiksli, kad būtų Marso paviršių tyrinėjančio planetinio marsaeigio „akys“. Tačiau kadangi ESA pasitraukė iš bendradarbiavimo su rusais dėl karo Ukrainoje, SINTEF tyrėjai dabar ieško kitų pritaikymų arčiau Žemės.

„Marsas mums vis dar yra įdomus taikinys“, – sako Josteinas Thorstensenas iš SINTEF. “Tačiau šiuo metu viskas atrodo šiek tiek toli, todėl ieškome kitų galimybių. Palydovų aptarnavimas ir kosminių šiukšlių šalinimas pasirodė kaip labai įdomios sritys”, – sako jis. Thorstensenas yra SINTEF Išmaniųjų jutiklių ir mikrosistemų departamento vyresnysis mokslo darbuotojas.

Yra tūkstančiai palydovų ir daugeliui jų reikia techninės priežiūros ir remonto, kad būtų pratęstas jų eksploatavimo laikas. Kai kuriems tiesiog reikia papildyti degalus. Didėjantis kosminio šiukšlių kiekis taip pat tampa didele problema. Tūkstančiai nebenaudojamų palydovų vis dar skrieja orbitoje aplink Žemę.

„Jau palaikome dialogą su pagrindiniais Europos kosmoso sektoriaus žaidėjais ir džiaugiamės matydami, kad mūsų technologijos skatina susidomėjimą“, – sako Thorstensenas. „2023 m. pradžioje planuojame atlikti pirminius kameros bandymus bendradarbiaudami su šiomis organizacijomis“, – sako jis.

ESA: kita Marso misija?

2022 metų rugsėjį ESA, bendradarbiaudama su Rusijos valstybine kosmoso agentūra „Roscosmos“, planavo į Marsą nusiųsti planetinį marsaeigį. Tačiau vasarį Rusijai įsiveržus į Ukrainą, ESA pasitraukė iš projekto. Tačiau ESA ir toliau palaiko savo ExoMars programą. Marsaeigis, vardu Rosalind Franklin, šiuo metu yra Italijoje ir yra pasirengęs išvykti, tačiau kol kas neaišku, kaip jis pateks į Marsą ir galės nusileisti planetoje.

„Roscosmos“ pristatė kai kuriuos prietaisus marsaeigiui, taip pat turėjo pateikti nusileidimo modulį, kuris saugiai nukreiptų marsaeigį į Marso paviršių. „ExoMars“ programoje numatytas planas, kad roveris ims mėginius ir išgręžs gręžinį iki dviejų metrų gylio. Vėliau mėginiai bus paimti vykdant vėlesnę misiją ir nugabenti atgal į Žemę analizei.

2016 metais ESA ir „Roscosmos“ paleido kosminį aparatą su palydovu, kuris iki šiol skrieja aplink Marsą. Palydovas matuoja dujas, kurios gali rodyti gyvybės Raudonojoje planetoje egzistavimą. Tuo pačiu metu, kai palydovas buvo iškeltas į orbitą, buvo atliktas bandomasis nusileidimas naudojant italų sukurtą bandymo modulį, vadinamą Schiaparelli EDM. Tačiau nusileidimo procedūra buvo pradėta per anksti ir transporto priemonės avarija nusileido 300 km/val.

Nuo 1997 m. JAV iš viso į Marsą išsiuntė penkis roverius. Du iš jų, Curiosity ir Perseverance, vis dar aktyvūs Marso paviršiuje. Kinija yra vienintelė šalis, kuriai pavyko Marse nuleisti marsaeigį. Transporto priemonė „Zhurong“ į planetą atvyko 2021 m. gegužės mėn.

(Marsaeigis Rosalind Franklin pavadintas britų chemiko, atradusio, kad DNR molekulė susideda iš dvigubos spiralės, vardu – už šį atradimą jos kolegos Maurice’as Wilkinsas, Francisas Crickas ir Jamesas Watsonas vėliau gavo Nobelio premiją.)

Aplinkos apsauga kosmose?

EKA nekantrauja, kad aplinkos apsaugą reglamentuojantys teisės aktai turėtų būti taikomi ir kosmose. Nuo 3 000 iki 4 000 palydovų, išsiųstų į Žemės orbitą nuo 1957 m., dabar yra kosminis šlamštas. Palydovų, skriejančių aplink mūsų planetą, skaičius sparčiai auga.

Nuo 2019 m. Elonui Muskui priklausanti įmonė SpaceX į žemas Žemės orbitas paleido daugiau nei 3000 palydovų, ir tai tik pradžia. Musko „Starlink“ sistemą sudaro maži žemų technologijų palydovai. Tačiau kiti gali būti daug didesni ir sudėtingesni, kainuojantys šimtus milijonų Norvegijos kronų.

Viskas apie 3D fotografiją

Mes, žmonės, turime dvi akis, kurios suteikia mums stereoskopinį regėjimą. Kiekviena akis mato šiek tiek skirtingai, tai suteikia mums galimybę panaudoti giluminį matymą. Kai objektas yra labai arti, mes linkę prisimerkti, kad jį sufokusuotume. Šį principą mokslininkai taiko kurdami 3D vaizdo įrašus. Dvi kameros, kiekviena sumontuota su lazeriu, yra išdėstytos nedideliu atstumu viena nuo kitos ir projektuoja piešinį ant objekto, kuriam reikia vaizdų.

Kameros veikia 500 x 500 pikselių raiška, o kiekvienas pikselis geba matuoti 0,2 milimetro tikslumu. Lazeriu ant objekto projektuojamas raštas sukuria unikalų kodą dviejų kamerų pikseliuose. Tačiau kodas nebus tiksliai toje pačioje vaizdo vietoje.

Dviejų kamerų poslinkis leidžia gauti išsamią informaciją apie atstumą iki objekto. Naudojant trianguliaciją, kartu su pažangiu duomenų apdorojimu, galima sukurti trimatį vaizdą.

Stiprių smūgių mokykla

Robotas, aprūpintas kamera ir skriejantis orbitoje aplink Žemę, turi būti tvirtas. SINTEF kamerų sistemai pavyko parodyti, kad būtent taip. Ruošiantis ekstremalioms Marso sąlygoms, įranga buvo išbandyta atšiauriomis sąlygomis. Thorstensen kolega Runar Dahl-Hansen teigia, kad fotoaparatas turi atlaikyti stiprų drebėjimą, aukštą ir žemą temperatūrą vakuume, didelį gama spinduliuotės poveikį ir penkis kartus stipresnius nei žaibo smūgis elektrinius laukus.

„Tiesą sakant, mikroskopinio veidrodžio savybės sustiprėja po ekspozicijos“, – sako Dahl-Hansen. „Nustatyta, kad bandymai nepalankiausiomis sąlygomis sukelia „naudingus“ cheminius defektus ir juos pasiskirsto taip, kad pagerintų pjezoelektrinės medžiagos veikimą“, – sako jis.

Faktai apie elektros taupymą naudojant pjezoelektrines medžiagas

Pjezoelektrinės medžiagos gali paversti elektros energiją mechanine ir atvirkščiai. Jų efektyvumas yra labai didelis. Konversijos metu išsaugoma iki 90 procentų energijos.

SINTEF 3D kameroje yra milimetro dydžio pjezoelektrinis veidrodis, kuris buvo sukurtas ir pagamintas SINTEF MiNaLab. Veidrodis gali būti naudojamas valdyti ir valdyti šviesą nanometrų tikslumu.

ESA nori daugiau

„ESA buvo taip patenkinta fotoaparatu, kad skyrė SINTEF finansavimą tolesniam projektui“, – sako Thorstensenas. „Net jei misija su Europos marsaeigiu dabar būtų atidėta dėl ESA pasitraukimo iš bendradarbiavimo su rusais, niekada nebūtų buvę realu paruošti fotoaparatą per tokį trumpą laiką“, – sako jis.

„Mes vis dar esame gana ankstyvoje fazėje“, – sako Thorstensen. “Technologija nebus paruošta naudoti kosmose keletą metų. Tačiau didžiųjų kosmoso sektoriaus žaidėjų susidomėjimas suteikia vilties, kad ateityje SINTEF technologija galės pasinaudoti kosmose – Marso marsaeigiu arba jį aptarnaujančiame palydove. Geriau abu“, – sako jis.

Kodėl SINTEF sukurta 3D kamera yra geresnė už kitas, kai reikia taisyti palydovus?

„Jis yra kompaktiškas, sunaudoja labai mažai energijos ir suteikia fantastiškai detalius vaizdus iš arti“, – sako Thorstensenas.

“Svoris, dydis ir energijos sąnaudos yra pagrindiniai veiksniai, kai robotą pastatote į Žemės orbitą. Mūsų sistemoje yra mažiau sudėtingos optinės valdymo elektronikos nei kitose 3D kamerose, todėl ji gali būti tvirtesnė ir patikimesnė”, – sako jis.

O rinkos potencialas?

„Specializuotų 3D kamerų naudojimas ir poreikis didėja“, – sako Thorstensenas.

„Pavyzdžiui, organizacijos, veikiančios tokiose srityse kaip pramoninė robotika, logistika, medicina ir inspekcija, domisi labai miniatiūrinėmis kameromis, siūlančiomis aukštos kokybės 3D duomenis“, – sako Thorstensenas.

Teikia SINTEF

Citata: Robotai galėjo atpažinti ir pašalinti kosmoso šiukšles (2022 m. gruodžio 5 d.), gauta 2022 m. gruodžio 5 d. iš https://sciencex.com/wire-news/431720367/robots-could-identify-and-remove-space-junk.html

Šis dokumentas yra saugomas autorių teisių. Išskyrus bet kokius sąžiningus sandorius privačių studijų ar mokslinių tyrimų tikslais, jokia dalis negali būti atkuriama be raštiško leidimo. Turinys pateikiamas tik informaciniais tikslais.