Til hovedsiden
    

   
    Bli medlem
    Siste nytt
    Artikler
    Bildeserier
    Temasider
    Bildearkiv
    Foredrag
    Effekter til salgs
    Lenker
    Spørsmål og svar
    Spør oss
    Prosjektoppgave
    Om oss
    NAF på Facebook
    Kontakt oss
    Nettstedskart
    Hovedsiden
Trykk for å lese mer om sitatet
 

Roboter i rommet

Av Knut Kristian Røberg

 

Artikkel publisert i Nytt om Romfart, 24. årgang, nummer 89, januar-mars 1994, sidene 41-43 av Norsk Astronautisk Forening/www.romfart.no.

Skriv ut

Tips bekjent

 

De første virkelige robotene var romfartøyene som tilhørte Surveyor-serien, som utførte en rekke turer til Månen i løpet av 1960-årene. I dag, som dengang, er robotene viktige hjelpemidler i utforskningen av Månen og planetene.

De første robotene i rommet

Hovedhensikten med Surveyor-programmet var å myklande en rekke med ubemannede romfartøy på Månens overflate for å kunne avgjøre om slike manøvrer lot seg gjennomføre før de bemannede Apollo-ferdene og også for å kunne hjelpe til med evalueringen av mulige landingsplasser for Apollo. Syv slike ferder ble gjennomført, den første Surveyor ble skutt opp den 30. mai 1966 og den siste 7. januar 1968. Alle syv var utstyrt med en lang og tynn manipulatorarm som kan se ut som en pantograf. Denne manipulatorarmen var i stand til å grave en grøft opp til én meter vekk fra romfartøyet. Den demonstrerte de store anvendelsmulighetene for roboter i rommet da den på Surveyor 7 puffet til et jordanalyseinstrument slik at det åpnet seg. Instrumentet hadde tidligere ikke latt seg åpne automatisk.

I kontrast til disse armene var manipulatorarmene på de sovjetiske månelandingsfartøyene lite annet enn bommer som det var festet overflatebor til. Disse ble utplassert på måneoverflaten ved hjelp av enkel elektronikk og radiokommandoer som ble overført fra jordstasjoner, før de returnerte litt innsamlet månemateriale til returkapselen.

Den første bruken av televitenskap

Televitenskap er det feltet innenfor robotikk hvor landere, manipulatorarmer og romfartøy i omløp rundt et himmelobjekt kan bli fjernstyrt i nær sann tid av en operatør enten i et romfartøy eller nede på Jorden. Den første demonstrasjonen av televitenskap ble foretatt i november 1970 da et lite kjøretøy som fikk tilnavnet «sjampinjongen på hjul» rullet ned rampen fra det sovjetiske månelandingkjøretøyet Luna 17 på måneoverflaten ved Regnhavet. I de påfølgende 11 månedene ble kjøretøyet, kjent som Lunokhod 1, manøvrert over det forræderske måneterrenget under ledelse av en kontrollgruppe med fire medlemmer som befant seg i en bakkestatsjon på Jorden. Kjøretøyet var utstyrt med fire fjernsynskameraer for å få et synsfelt på 360° og hadde også med en sensor som var i stand til å stoppe Lunokhod automatisk dersom terrenget var for bratt eller kjøretøyets helning ble for stor.

Lunokhod 2, som fulgte etter i januar 1973, representerte en stor forbedring i forhold til sin forgjenger med hensyn på større hastighetsmuligheter og en mer kompleks vitenskaplig instrumentering. Som et resultat av dette krevde den en kontrollgruppe på fem personer for å kontrollere dens forflytninger over måneoverflaten. Takket være dens forbedrede muligheter dekket Lunokhod 2 fire ganger så mye terreng som dens forgjenger gjorde i løpet av bare 4 måneder.

De to Lunokhod-kjøretøyene sendte tilbake totalt over 100 000 fjernsynsbilder, iberegnet 292 panoramiske oversiktsbilder i tillegg til over 1000 jordsmonnprøver.

Viking-landerne: En triumf for robotikken

De to Viking-landerne, som ble skutt opp henholdsvis 20. august og 9. september 1975, overgikk bragdene til de to Lunokhod-kjøretøyene og har fått betegnelsen de første «avanserte» romrobotene. Målet med Viking-programmet var å sende to romfartøy inn i bane rundt Mars for deretter å sende ned to landingsfartøyer, ett fra hvert romfartøy, som skulle forsøke å myklande på overflaten. Det var en enorm utfordring når man tar i betrakning den fortsatt primitive robotikken og datamaskinteknologien man hadde i 1970-årene. Nettopp på grunn av dette bestemte ledere i NASA at det skulle sendes ut to identiske romfartøy for å forsikre seg mot feil som kunne oppstå underveis med bare ett fartøy. Men det viste seg at begge romfartøyene ble en suksess.

Mens landerne utførte sine vitenskaplige oppgaver nede på overflaten av Mars med full mediadekning og med interrese fra både publikum og vitenskaplig personell, utførte romfartøyene som gikk i bane rundt Mars en kartlegging av mer enn 97 % av planetens overflate uten mye oppmerksomhet fra media.

Med hensyn til robotikken, så er det de fjernstyrte manipulatorrarmene som er de mest synlige på landerne. Disse armene er i stand til å nå 2,5 m vekk fra hovedkroppen på romfartøyet. Armene ble først brukt den 25. juli 1976, 5 dager etter at Viking 1 hadde landet. Innsamlet materiale fra bakken ble returnert til romfartøyet og sluppet ned i en åpning i et miniatyranalyselaboratorium. Skuffen på enden av de fjernstyrte manipulatorarmene var utstyrt med spesielle vibratorer som ristet små støvpartikler gjennom en sil slik at større steiner kunne skilles ut for å forhindre at de skulle sette seg fast i minilaboratoriet. Viking 2-landeren ble satt ned 3. september 1976 og manipulatorarmene ble strukket ut 9 dager senere.

Resultatene som ble oppnådd fra minilaboratoriene til begge landerne har vekket forskernes fulle interesse.

Eksperimentene i minilaboratoriet var konstruert primært for å stimulere og detektere tegn på liv. Viking 1 oppdaget at det ble produsert et uvanlig høyt oksygen-nivå når det innsamlede Mars-materialet ble stimulert med sollys eller vann! Hadde forskerne oppdaget bevis for fotosyntese på Mars? Ironisk nok viste resultatene som ble innhentet fra Viking 2-landeren ingen tegn på liv. Dermed var spørsmålet om liv på Mars fortsatt åpent.

I alt fortsatte Viking 1- og 2-romfartøyene, som gikk i bane rundt planeten å returnere data i henholdsvis 4 og 2 år, mens landerne var operative henholdsvis i 6 og 4 år.

Telerobotiske anvendelser på romfergen

Siden ferden til STS-1/Columbia i april 1981 har en rekke robotenheter blitt fraktet med opp i rommet. Den mest kjente og avanserte til dags dato er selvsagt romfergens mekaniske manipulatorarm, som er blitt brukt i en rekke sammenhenger for å utplassere, hente inn og reparere satellitter så vel som å hjelp til å bygge strukturer for klargjøring til romstasjonskonstruksjoner.

Manipulatorarmen ble utviklet av det kanadiske firmaet Spar Aerospace, og har derfor ofte fått tilnavnet «Canadarm». Den er 15 m lang og minner mye om den menneskelige arm fordi den har skulder, albue og håndleddspunkter. Manipulatorarmen ble utviklet helt tilbake i 1970-årene med den hensikt at den skulle være i stand til å løfte en hel romfergenyttelast med dimesjonene 20 m x 5 m og med en maksimumsvekt på 29,5 tonn. Men i 1991 ble Spar tildelt en studiekontrakt av NASA for å modifisere armen slik at den skulle være i stand til å løfte hele romfergen (109 tonn). Når denne nye armen er ferdig og testet om bord, vil den vise seg å være svært verdifull under bygging av romstasjonskonstruksjonene senere på 1990-tallet.

Manipulatorarmen ble utsatt for sin første test i omløp rundt Jorden i løpet av den andre romfergeferden, STS-2/Columbia i november 1981. I løpet av de påfølgende to årene ble dens muskler utsatt for gjentatte tester før ferden i april 1984 som virkelig satte armen på en prøve - nemlig reparasjonen av satellitten Solar Maximum Mission Satellite (SMMS). Armen ble benyttet til å gripe fatt i satellitten, senke den ned på en spesiell monteringsplate i romfergens lasterom, hvor den ble reparert av astronauter som beveget seg i ute i rommet, før den endelig ble utplassert i rommet igjen. En liknende redningsaksjon ble gjennomført i november 1984 da armen ble brukt til å plassere to kommunikasjonsatellitter som hadde feilet i lasterommet, og tok dem med tilbake til Jorden for reparasjon og gjensalg. I januar 1990 og i juni 1993 ble armen brukt til å hente inn to friflyvere fra bane: Long Duration Exposure Facility (LDEF) og European Retrievable Carrier (Eureca).

Televitenskap fikk enda et hopp framover da den første Robotics Technology Experiment (ROTEX) ble sendt ut i bane i april 1993 sammen med Spacelab-D2 om bord i romfergen Columbia. Det tyskutviklede ROTEX bestod blant annet av en fjernstyrt manipulatorarm med seks ledd.

Mens manipulatorarmen blir styrt fra innsiden av romfergens trykk-kabin av en astronaut som bruker en hendel, blir ROTEX kontrollert i sann tid av en operatør plassert på en bakkestasjon i Tyskland.

Selv om det for øyeblikket bare er et eksperiment, er ROTEX blitt beskrevet som den mest avanserte robotenheten som noen gang er blitt fraktet ut i rommet og dens muligheter gjenspeiler det. ROTEX er utstyrt med to vridningsmomentsensorer ved den nederste delen som skal sørge for at armen ikke blir overbelastet, mens laseravstandsmålingssensorer, følbarhetssensorer og stereo fjernsynskameraer gir et «robotøyesyn» på målet og pryder gripemekanismen. I tillegg til de to kameraene på selve armen, viser to faste videokameraer stereobilder av hele ROTEX-strukturen i operativ stilling til nytte både for astronautene og operatørene på bakken.

På den første turen skulle ROTEX utføre en rekke enkle oppgaver som å bygge et lite tårn med kuber og fange inn objekter som fløt fritt under mikrogravitasjon. Begge aktivitetene ble en suksess, noe som enda en gang demonsterte mulighetene og potensialet til roboter i rommet. Videre er enda mer avanserte ferder for ROTEX forventet i løpet av de nærmeste årene, muligens på den europeiske Spacelab-E1-ferden i 1997.

I midten av 1992 var NASA nødt til å kansellere flere at sine vitenskaplige programmer under kampen om å holde seg til de oppsatte budsjettene. Ett av programmene som ble kansellert var Flight Telerobotic Servicer (FTS) som var tiltenkt en første demonstrasjon om bord på en romfergeferd tidlig i 1994.

Utviklingen av FTS begynte i desember 1987 da NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland gav to parallelle studiekontrakter til to romfirmaer for foreløpig konstruksjon og definisjon av en «romrobot» som hadde som viktigste oppgave å bygge og drive vedlikehold på romstasjonen Freedom.

NASA håpet at roboten skulle ta jobben med direkte rutinesammenkoblinger og vedlikeholdsoperasjoner slik at astronautene slapp å forlate romfergen eller romstasjonen. Som et resultat ville FTS øke produktiviteten og sikkerheten for mannskapet ved å redusere risikoen forbundet med et stort antall risikofylte romturer. FTS ville ha bestått av en sekskantet buss-seksjon med tre påmonterte, fjernstyrte manipulatorarmer med gode bevegelsesmuligheter, to stereo videokameraer og ville i tillegg hatt avanserte kontrollsystemer. Det ble antatt at roboten kunne bli brukt som et prøveobjekt for kunstig intelligens, som ville gjøre det mulig for roboten å «tenke» selvstendig i likhet med et menneske når det skal utføre oppgaver.

Avhengig av en vellykket demonstrasjonferd i 1994 skulle FTS ha blitt erklært som operativ og skulle sendes opp på en av de første romfergeferdene som skulle starte byggingen av romstasjonen. FTS ville ha blitt festet enten til romfergens manipulatorarm eller på romstasjonen mens astronauter om bord ville overvåke det hele.

Til tross for avlysningen av FTS eksisterer det fortsatt planer for roboter i rommet, med kjøretøyer og automatiske bakkestasjoner som etter planene skal utplasseres på overflaten av Mars i løpet av de internasjonale russiske/europeiske ferdene Mars 94 og Mars 96, som etter planene skal sendes opp i 1994 og i 1996. En forbedret versjon av FTS vil sannsynligvis dukke opp når oppbyggingen av romstasjonen går framover.

Når avanserte manipulatorarmer basert på manipulatorarmen på romfergen og den tyske ROTEX-enheten blir tilgjengelig, vil de ikke bare finne anvendelser i bane rundt Jorden, men også på Månen og på Mars når det blir etablert bemannede baser der.

Tekster til illustrasjoner brukt i artikkelen

Lunokhod 1 like før den kjører ned fra romfartøyet Luna 17 ned på måneoverflaten.

FTS mens den reparer Hubble Romteleskopet på innsiden av det kanadiske satellittservicesenteret på Freedom.

Den tyskbygde ROTEX robotarmen som ble brukt på Spacelab D2-ferden (STS-55).

Den russiske astromobilen, modell 96, utstyrt med franske kameraer under testkjøring i en ørken i California.

 
Forrige artikkel | Neste artikkel | Alle NOR 1994 | Alle Romfart/NOR
 
 
 

Alt stoff på romfart.no/.com/.org er opphavsrettslig beskyttet.
romfart.no/.com/.org eies og drives av Norsk Astronautisk Forening.