Molte tecnologie essenziali per la vita quotidiana, dalle comunicazioni alla navigazione GPS fino alle previsioni del tempo, si basano sulle migliaia di satelliti in orbita attorno alla Terra. Quando quei satelliti finiscono il gas e smettono di funzionare, non c'è molto che si possa fare attualmente per risolverli.

"Quando un satellite esaurisce il carburante, e non hai modo di rifornirlo, quel satellite smette di funzionare, " ha detto John Wen, professore e capo del Dipartimento di Elettrica, Computer, e Ingegneria dei sistemi al Rensselaer Polytechnic Institute. "Quando ciò accade, viene lanciato un nuovo satellite per sostituire il satellite esistente."

è un costoso, richiede tempo, e una realtà sempre più problematica poiché i satelliti rotti diventano parte della crescente popolazione di detriti spaziali. Un team di ricercatori di Rensselaer, guidato da Wen, stanno lavorando con la NASA su una soluzione:un robot che potrebbe catturare un satellite nello spazio e trascinarlo per attraccare, dove farebbe rifornimento.

"La nostra parte della ricerca è guardare in modo specifico al trasporto di un enorme satellite, che è ben oltre la capacità di questo braccio robotico sulla Terra sotto gravità, " ha detto Wen.

Il braccio robotico è stato costruito per la NASA da Maxar Technologies per essere lungo 7 piedi e sottile in modo che possa funzionare nel modo più efficiente possibile nello spazio. Ha ingranaggi e giunti che gli permetteranno di gestire un grande satellite. Ma questi componenti introducono anche flessibilità, Wen ha detto, che aggiunge un ulteriore livello di complessità.

I ricercatori di Rensselaer stanno lavorando con la NASA per sviluppare algoritmi complessi che controlleranno il movimento del braccio, consentendogli di trasportare e attraccare con precisione un satellite a una stazione di attracco per il rifornimento.

Wen paragona il problema alla difficoltà di trascinare un enorme autobus lungo il ghiaccio in una pista di hockey. Proprio come il ghiaccio liscio, la mancanza di gravità mitiga la sfida di spostare un oggetto pesante, ma non rende necessariamente molto più facile il compito di controllare attentamente i suoi movimenti.

"Non ci sarà nessun essere umano nello spazio per intervenire, " Wen ha detto. "Tutto dipende dall'operatore di terra. Così, dobbiamo fare una simulazione estesa sia nel software, così come nell'hardware, per assicurarsi che questa operazione sia sicura."

Quelle simulazioni sono state fatte, sia computazionalmente che fisicamente, nel Center for Automation Technologies and Systems Lab di Rensselaer. Per le simulazioni fisiche, la squadra utilizza una configurazione a cuscinetto d'aria (un tavolo da air hockey, essenzialmente) dove un piccolo modello di satellite può galleggiare lungo la superficie, simulando un ambiente a gravità zero. Un braccio robotico più piccolo modella il movimento che dovrà avvenire nello spazio.

"È davvero fantastico lavorare con la NASA su un progetto in cui c'è la possibilità che ciò che stiamo sviluppando venga effettivamente utilizzato, " ha detto Kimberly Oakes, uno studente di dottorato in ingegneria elettrica. "Questa è un'opportunità che non si ottiene molto nel campo della ricerca."

Il team di Wen sta lavorando con la Divisione progetti di assistenza satellitare presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland, mentre sviluppano una suite di tecnologie necessarie per rifornire un satellite in orbita. Oltre a questo, Wen vede altre applicazioni per questo lavoro.

"Sta diventando sempre più difficile far volare in orbita carichi pesanti, quindi quando parliamo di una missione lunare, missione su Marte, eccetera, sempre più il montaggio dovrà avvenire nello spazio, " Wen ha detto. "La tecnologia robotica su cui stiamo lavorando ora sarà la base di tale lavoro in futuro".