Satelit Pintar untuk Memperbaiki Satelit Rusak

Saat satelit pecah, hal yang paling mengusik adalah bahwa para petugas pengendali tidak bisa melakukan banyak hal untuk memperbaiki satelit tersebut. Satelit yang rusak akan menjadi flotsam, yakni benda yang mengapung-apung, yang mahal dan berbahaya, mengorbit Bumi selama bertahun-tahun hingga akhirnya gravitasi akan menarik mereka ke atmosfer dan meleleh.

Profesor Ma Ou dari Universitas Cincinnati, adalah perekayasa teknologi robot untuk memperbaiki satelit yang sedang mengorbit pada Intelligent Robotics and Autonomous Systems Lab. Dia membayangkan satelit robot yang dapat mendarat dengan satelit lain untuk misi perbaikan atau pengisian bahan bakar.

"Satelit perbaikan yang paling berguna akan mampu menyelesaikan banyak tugas," kata Ma. Selama karirnya, ia telah bekerja di berbagai proyek yang berkaitan dengan lengan robot di Stasiun Luar Angkasa Internasional dan program pesawat ulang-alik. Di laboratoriumnya, rekan riset senior Ma, Anoop Sathyan dari UC kini sedang mengembangkan jaringan robot yang dapat bekerja secara independen tetapi juga mampu bekerja secara kolaboratif pada tugas-tugas bersama.

Untuk studi terbaru mereka, Ma dan Sathyan menguji sekelompok robot dengan permainan baru menggunakan string untuk memindahkan "kepitan" yang terpasang ke tempat yang ditunjuk di atas meja.

Karena masing-masing robot mengendalikan hanya satu string, mereka membutuhkan kerja sama dengan robot lain untuk memindahkan kepitan tersebut ke tempat yang tepat dengan meningkatkan atau melemaskan ketegangan pada string sebagai respons atas tindakan masing-masing robot.

Menggunakan kecerdasan buatan yang disebut logika fuzzy genetik, para peneliti bisa mendapatkan tiga robot dan kemudian lima robot untuk memindahkan kepitan ke tempat yang diinginkan oleh para peneliti. Hasil mereka dipublikasikan bulan ini di jurnal Robotica.

Para peneliti menemukan bahwa dengan menggunakan lima robot, maka secara kolektif mereka dapat menyelesaikan tugas, bahkan jika salah satu robot tidak berfungsi sekalipun. Ini akan menjadi benar terutama untuk masalah dengan jumlah robot yang lebih besar di mana tanggung jawab robot individu akan rendah, begitu kesimpulan para peneliti.

Ma mengatakan peluang kesalahan dalam setiap peluncuran satelit sangat mungkin terjadi. Tetapi untuk sebagian besar kerusakan tersebut, kerap tidak ada yang bisa dilakukan setelah satelit tersebut diluncurkan dan mendarat di luar angkasa.

Menurut SpaceNesw, tahun ini, satelit Intelsat seukuran bus sekolah yang rusak sudah mencapai orbit elips tinggi. Padahal nilai satelit Intelsat sendiri seharga 400 juta dollar AS. Tahun ini juga, beberapa satelit setelah satelit Starlink pertama yang diluncurkan oleh SpaceX juga tidak berfungsi, tetapi orbit Bumi mereka yang rendah dirancang untuk meluruh dan akan terlupakan dalam beberapa tahun.

Mungkin kesalahan satelit paling terkenal sepanjang masa terjadi pada tahun 1990 ketika Teleskop Luar Angkasa Hubble diluncurkan NASA hanya untuk mengetahui cermin yang penting telah melengkung. Sebuah misi perbaikan selanjutnya di atas pesawat ulang-alik Endeavour pada tahun 1993 menggantikan cermin untuk memberikan gambar yang menakjubkan dari alam semesta. "Mengirim manusia ke ruang angkasa untuk perbaikan satelit sangat mahal," kata Ma.

Empat misi layanan Hubble berikutnya akhirnya menelan biaya miliaran dolar dan dilakukan oleh para astronot dari pesawat ulang-alik. Satelit yang rusak telah mengikuti sebagian besar program luar angkasa internasional dari Jepang ke Rusia. Masalahnya tidak terbatas pada orbit Bumi. Pada tahun 1999, sebuah pengorbit NASA menabrak Mars karena para insinyur menggunakan pound, alih-alih metrik newton dalam perangkat lunak pendorong. Pendorong menembak dengan kekuatan empat kali lebih sedikit dari yang diperkirakan dan orbit pesawat ruang angkasa sangat rendah.

"Satelit komersial besar itu mahal. Mereka kehabisan bahan bakar atau mengalami kerusakan atau rusak sama sekali," kata Ma lagi. "Mereka ingin bisa pergi ke sana dan memperbaikinya, tetapi saat ini tidak mungkin," tambahnya. NASA berharap untuk bisa mengubahnya.

Pada tahun 2022, agensi akan meluncurkan satelit yang mampu mengisi bahan bakar satelit lain di orbit Bumi yang rendah. Tujuannya adalah untuk mencegat dan mengisi bahan bakar satelit pemerintah A.S. Proyek yang disebut Restore-L diharapkan memberikan bukti konsep untuk perbaikan satelit otonom, jelas NASA.

Perusahaan Colorado bernama Maxar menyediakan infrastruktur pesawat ruang angkasa dan senjata robot untuk proyek tersebut. Kepala ahli robot untuk Maxar, Jhon Lymer mengatakan Sebagian besar satelit tidak digunakan karena mereka kehabisan pasokan bahan bakar - bukan karena kerusakan kritis "Mengisi bahan bakar sendiri akan menjadi keuntungan bagi industri," katanya. Lymer sendiri memang mengenal Ma dan mengetahui apa yang sedang dilakukan Ma.

"Ou Ma, telah bekerja sama dengan saya selama bertahun-tahun, Ada semua jenis solusi teknis di luar sana. Beberapa akan lebih baik daripada yang lain. Ini tentang mendapatkan pengalaman operasional untuk mengetahui algoritme mana yang lebih baik dan apa yang paling mengurangi risiko operasional," kata Lymer.

Lymer mengatakan industri siap untuk lepas landas, menciptakan keuntungan bagi mahasiswa teknik aerospace seperti yang ada di UC. "Saya pikir ini adalah masa depan. Kita akan merangkak ke dalamnya - tidak melompat," katanya. Di lab Ma, siswa bekerja pada navigasi otomatis yang diperlukan satelit untuk berlabuh dengan satelit lain di luar angkasa.

Ini bisnis yang sulit karena benturan tanpa gravitasi dapat membuat satu atau kedua kendaraan jatuh. "Mudah membuatnya jatuh di ruang angkasa karena tidak ada yang menahannya. Kemudian satelit menjadi lebih sulit untuk ditangkap. Jika mulai jatuh, pada dasarnya bisa jatuh selamanya. Itu tidak akan berhenti dengan sendirinya," kata Ma.

Simulasi rekayasa dapat memprediksi perilaku dinamis dari target satelit sehingga satelit yang mendekat dapat dengan aman menangkapnya. "Kami memiliki alat simulasi sehingga dari sana kami dapat secara akurat memprediksi perilakunya," katanya.

"Untuk mengambil sesuatu di luar angkasa benar-benar sulit. Dan mengambil sesuatu yang jatuh di luar angkasa bahkan lebih sulit," Ma menambahkan. Waktu adalah esensi.

Dengan setiap peluncuran dan setiap satelit yang gagal, orbit Bumi yang rendah mendekati efek Kessler, teori oleh Donald Kessler bahwa tabrakan satelit dapat menciptakan reruntuhan puing yang menghambat keselamatan peluncuran di masa depan seperti yang digambarkan dalam film fiksi pemenang Oscar 2013, Gravity.

nik/berbagai sumber/E-6