Astrobee — نظام من ثلاثة روبوتات للبحث عن جوارب رواد الفضاء وتنظيف محطة الفضاء
في مرحلة ما من مستقبل ليس بعيدًا جدًا، تخطط ناسا لإطلاق محطة فضائية دائمة تدور حول القمر تحت اسم Gateway. وعلى خلاف محطة الفضاء الدولية (ISS) التي يقيم فيها رواد فضاء بشكل دائم، ستكون Gateway في الأساس محطة عبور، ومنطلقًا لرواد الفضاء المتجهين إلى سطح القمر، أو في نهاية المطاف إلى المريخ.
تتوقع ناسا أن تبقى Gateway فارغة معظم الوقت (لن يتواجد الطاقم في المحطة سوى ستة أسابيع في السنة)، لكنها يجب أن تكون جاهزة لاستقبال رواد الفضاء في أي وقت يصلون فيه، وتوفير مساحة آمنة ودافئة ومليئة بالهواء لهم. فمن سيحافظ على نظافة المحطة الفضائية وترتيبها؟ الروبوتات!
خلال الاختبارات، تنقل روبوت صغير على شكل مكعب بمهارة داخل المحطة ليجد موضعًا مُعلّمًا بأنه «فتحة تهوية» تُستخدم لتدوير الهواء في المقصورة، واستخدم الرؤية الحاسوبية للكشف تلقائيًا عن جسم غريب يسد هذه الفتحة، وهو «جورب رائد فضاء» على شكل صورة مطبوعة لجورب.
ثم أجرى الروبوت Bumble مسحًا للقسم السادس من الوحدة البحثية اليابانية في المحطة الفضائية، وبنى خريطة ثلاثية الأبعاد عالية الدقة متعددة الحساسات. وخلال هذه الرحلة، اكتشف الروبوت أنه يصطدم بكابلات متدلية، فيقوم بفكها، كما تعامل مع انقطاعات محاكاة في الاتصال بين الفضاء والأرض. وفي النهاية أنجز المهام الموكلة إليه بمساعدة بسيطة وفي الوقت المناسب من المشغلين الأرضيين.
يهدف مشروع ناسا Integrated System for Autonomous and Adaptive Caretaking، أو ISAAC، إلى جعل الأنظمة الذاتية الموجودة بالفعل على متن محطات الفضاء (مثل نظام دعم الحياة ونظام الطاقة) تعمل مع روبوت متنقل ذاتي التشغيل أو شبه ذاتي التشغيل للتعامل مع أي مواقف تتطلب تدخلًا جسديًا.
تستخدم ناسا مثالًا على اصطدام نيزك دقيق: الطريقة الوحيدة للتعامل مع ذلك هي تحديد مكان الثقب، والإمساك بالرقعة وتثبيتها. وهذا يعني أن النظام الروبوتي يجب أن يكون قادرًا على التنقل والتعامل مع الأشياء.
حتى مع أذرعها الصغيرة، فإن روبوتات Astrobee غير مصممة فعليًا لكل هذا القدر من المناورة، ولذلك ستحتاج تقريبًا بالتأكيد إلى مساعدة للحفاظ على عمل المحطة الفضائية الفارغة. ومن المرجح أن تأتي جزء من هذه المساعدة من «Robonaut 2»، الذي قد يعود إلى محطة الفضاء الدولية في عام 2021 لاستئناف الاختبارات التي شارك فيها قبل أن يواجه بعض المشكلات.
ومع ذلك، بعد عودته إلى المحطة مع أطرافه المثبتة، سيبدأ R2 بالتنقل وتنفيذ (ببطء شديد وحذر) كثير من المهام نفسها التي يقوم بها رواد الفضاء. وكان هذا دائمًا أحد أهداف R2، إلا أنه في Gateway سيؤدي العمل بدلًا من رواد الفضاء، لا معهم. وهناك روبوتات أخرى قد تنضم محتملًا إلى مشروع ISAAC، مثل ذراع GITAI التي ستخضع للاختبارات على المحطة الفضائية الدولية بعد مشاركتها في رحلة SpaceX القادمة.
يشارك فريق ISAAC بالفعل في المرحلة الثانية من الاختبارات على متن المحطة، والتي تركز على التحكم في عدة روبوتات أثناء نقل الشحنات بين محطة فضائية بدون طاقم وسفينة شحن بدون طاقم. وإضافة إلى الاختبارات، يضيف الباحثون واجهة مشغل محسنة لتبسيط التحكم في أنظمة الروبوتات.
في المرحلة الثالثة والأخيرة من الاختبارات، سيقدم العلماء لـ ISAAC سيناريوهات أعطال أكثر تعقيدًا، مثل محاكاة تسرب الهواء في المقصورة أو نشوب حريق، كما سيطوّر أساليب موثوقة للاستجابة للحالات الشاذة التي تظهر أثناء التعامل مع هذه الأزمات المحاكاة.
وبينما ستظل محطة الفضاء الدولية وGateway قريبتين بما يكفي من الأرض ليتمكن البشر من التدخل عند الحاجة، يتقدم ISAAC على المدى الطويل نحو مستوى الاستقلالية المتقدم للروبوتات الذي سيلزم لاستكشاف المريخ. ومن الناحية المثالية، بحلول الوقت الذي يصل فيه البشر إلى «الكوكب الأحمر»، ستكون هناك قاعدة جاهزة تمامًا للعمل، وستتولى الروبوتات المهام الثقيلة.
في جوهرها، Astrobee هو نظام روبوتي جديد حر الطيران (ثلاثة روبوتات رفاق)، سيساعد رواد الفضاء على تقليل الوقت المستغرق في المهام الروتينية، ما يتيح لهم التركيز أكثر على الأشياء التي لا يستطيع القيام بها سوى البشر. وصُممت الروبوتات لتنفيذ مهام مثل الجرد، وتوثيق التجارب التي يجريها رواد الفضاء، ونقل الشحنات داخل المحطة.
يتكون نظام Astrobee من ثلاثة روبوتات مكعبة الشكل، وبرمجيات، ومحطة إرساء تُستخدم لإعادة الشحن. وقد أُطلق على الروبوتات أسماء Honey وQueen وBumble. وستؤدي دورًا مهمًا في مهمة ناسا على القمر وغيرها من المهام في أعماق الفضاء. ويمكن لأنظمة مثل Astrobee أن تصبح مشرفة على مركبات الفضاء في المستقبل، عبر العمل على التحكم في الأنظمة والحفاظ على استمرار عملها بسلاسة في غياب الطاقم.
