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Hasta la Luna y más allá: Robots que allanan el camino para la exploración espacial humana

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El helicóptero de Marte pesa menos de cuatro libras y estará amarrado a la parte inferior del rover Perseverance durante el lanzamiento y el aterrizaje.
Imagen: NASA/JPL-Caltech

En 2023, la NASA se embarcará en una ambiciosa misión para determinar si es posible establecer una presencia a largo plazo en la luna. Como primer paso en la próxima era de exploración humana, el programa Artemis promete sentar las bases para una nueva generación de vuelos espaciales comerciales, que finalmente enviarán astronautas a Marte. Pero más allá de estos astronautas, hay muchos robots de todas las formas y tamaños.

Motiv Space Systems es una de las empresas que espera allanar el camino para esta nueva era de exploración alienígena. Fundada en 2014, Motiv está a solo unas pocas millas del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA, y la mayoría de sus empleados comenzaron sus carreras en el JPL u otros departamentos de la NASA.

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A pesar de ser una empresa pequeña, uno de los proyectos más grandes de Motiv es trabajar con la NASA para desarrollar el rover Mars 2023 Perseverance, específicamente diseñando el brazo robótico que permitirá que el rover multimillonario recolecte muestras de la superficie marciana cuando aterrice en febrero de 2023. Los científicos esperan descubrir a partir de estas muestras si la vida podría, o ha existido alguna vez, en la superficie de Marte.

El trabajo en el proyecto Perseverance es una actividad de varios años, con Motiv trabajando codo con codo con JPL para diseñar y construir el brazo robótico, realizar investigación y desarrollo, analizar elementos y pruebas, y luego ayudar a integrarlo en el propio rover.

Tom McCarthy, vicepresidente de desarrollo comercial de Motiv Space Systems, dijo a Tecnopedia: «Es un crucero, estamos a solo unos meses de aterrizar en Marte y estamos muy entusiasmados con eso».

«Esta tecnología se ha utilizado en cometas y asteroides, pero ir y aterrizar, tomar una muestra y luego pasar por todas las pruebas y tribulaciones y traer esas muestras de vuelta a la Tierra de manera segura es una tarea abrumadora, sin embargo, es una tarea abrumadora. .misión Muy, muy emocionante”.

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El diseño de robots para la exploración espacial presenta a los ingenieros un conjunto único de desafíos. Por un lado, las fluctuaciones extremas de temperatura en el espacio exterior y los cuerpos extraterrestres hacen que la selección de materiales sea una consideración de diseño clave, especialmente porque muchos dispositivos electrónicos convencionales no pueden funcionar a bajas temperaturas.

Este ha sido el enfoque principal de otro esfuerzo de Motiv. programa Artemis de la NASA, El objetivo es establecer una presencia humana a largo plazo en la Luna para finales de siglo. La contribución de Motiv radica en una serie de misiones pioneras en las que se enviarán módulos de aterrizaje robóticos a la Luna para realizar experimentos antes de que lleguen los astronautas.

Específicamente, Pasadena está desarrollando tecnología de aterrizaje que puede soportar fluctuaciones extremas de temperatura en la superficie lunar, que van desde casi 130 grados centígrados durante el día hasta -180 grados centígrados por la noche. La tecnología, conocida como Cold Operable Lunar Deployable Arm, o «COLDArm», implica el uso de soluciones mecánicas que funcionan sin lubricantes, así como componentes electrónicos que funcionan a bajas temperaturas.

«No hay muchos componentes espaciales que puedan sobrevivir, y mucho menos operar en una noche fría a la luz de la luna», explicó McCarthy.

«La singularidad del diseño de COLDArm no es solo la capacidad del brazo robótico para operar a -180 °C (en comparación con la temperatura mínima de -55 °C para ensamblajes espaciales estándar), sino también para hacerlo sin la energía típica. calentadores de consumo Un poco sobre sistemas espaciales.

«Hay familias de componentes electrónicos que realmente pueden funcionar a bajas temperaturas. La clave es identificarlos y asegurarse de que estos componentes formen un sistema que sea confiable a temperaturas extremas».

Para las primeras misiones de Artemis, el robot solo necesitaba sobrevivir unas pocas semanas en la luna, por lo que solo se necesitaban unas pocas fluctuaciones térmicas importantes. Sin embargo, sus ambiciones son la habitación humana a largo plazo, lo que impone una serie de exigencias técnicas a los astronautas que se dirigen allí durante los próximos 10 años.

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«Creo que la robótica desempeñará un papel muy importante para garantizar la seguridad y la sostenibilidad de la exploración humana de estos destinos», dijo McCarthy.

«Desea maximizar el tiempo de exploración humana, desea minimizar la carga humana o las tareas de mantenimiento, por lo que permite que los robots realicen esas tareas por usted».

Los robots también desempeñarán un papel importante en la creación de un entorno habitable para los humanos en la Luna y en la búsqueda de recursos como el hielo de agua que no están disponibles para los exploradores humanos.

«Creo que en muchos casos es necesario que el robot dirija el camino para garantizar un entorno seguro para los humanos que quieren permanecer allí», dijo McCarthy.

«Será necesario construir una infraestructura, no creo que los humanos usen picos y palas para construir infraestructura, creo [it will be] Robots que los utilizan. »

La adopción de materiales que puedan usarse para construir hábitats alienígenas presenta considerables desafíos físicos y logísticos, es decir, cuanto mayor sea la carga útil que desea poner en órbita, mayor será el cohete requerido.

Es por eso que los científicos están comenzando a explorar la modularidad como poner materiales en órbita pieza por pieza y construirlos a medida que llegan.

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«Ha habido mucha atención por parte de varias entidades gubernamentales, que piensan que si puedes construir el sistema en órbita, puedes ensamblar las partes en lugar de construir el sistema completamente que se pliega en un carenado de cohete», dijo McCarthy.

Motiv ya está explorando activamente esta área con su otra solución, xLink. Creado por el mismo equipo que desarrolló el brazo para Perseverance Rover, xLink es un brazo robótico diseñado con un enfoque similar a un bloque de construcción para que pueda personalizarse y expandirse según su caso de uso, comenzando con el servicio en órbita satelital y usando Nuevas características Actualízalos para extender la vida útil de su misión y recolectar muestras de rovers que viajan a través de nuevos planetas.

xLink finalmente se usará comercialmente, aunque su primera misión planificada es en la nave espacial OSAM-2 (servicio en órbita, ensamblaje y fabricación) de la NASA. La nave espacial OSAM-2, que se espera que se lance no antes de 2023, utilizará xLink para ubicar componentes impresos en 3D que crearán una matriz solar en órbita de más de 60 pies que los científicos esperan que eventualmente produzca hasta 5 veces la potencia de un tamaño similar a los paneles solares tradicionales en las naves espaciales.

«No hay un cohete en sí mismo que pueda encontrar una solución que se ajuste a los requisitos. Pero si puede llevar estas piezas con usted y ensamblarlas en órbita de esta manera modular, ahora tiene este sistema escalable», dijo McCarthy. .

«Esta es un área en la que xLink puede expandirse para satisfacer la demanda y ser una herramienta muy poderosa para desarrollar este tipo de sistemas».

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