Technologie niezbędne do obsługi satelitów i zbierania odpadów kosmicznych

Ze strony operatorów satelitów wzrasta zapotrzebowanie na technologie pozwalające na przedłużenie czasu eksploatacji satelitów czy naprawę tych, które uległy uszkodzeniom, ponieważ dzięki temu mogą oni uzyskać większe marże eksploatacyjne od usług komercyjnych i podnieść wartość dodaną misji naukowych. Poza tym, zawsze uważano, że montaż wielkich konstrukcji na orbicie to jeden z niezbędnych elementów umożliwiających załogowe misje na inne planety. Również obecność dużej ilości odpadów na orbicie stanowi coraz poważniejszy problem ze względu na bezpieczeństwo astronautów, satelitów i stacji kosmicznych.

Aby sprostać wszystkim powyższym zadaniom, potrzebny jest aktywny, kontrolowany pojazd kosmiczny („chaser”), który może zbliżyć się, przycumować, przymocować czy przejąć inny pojazd lub złom kosmiczny („target”), aby następnie wykonać niezbędne operacje czy naprawy. Jedną z najważniejszych i najbardziej złożonych technologii na wyposażeniu pojazdu „chaser”, wymagającą jeszcze konsolidacji i wszechstronnych testów, jest kompleksowy system sterowania (łącznie z systemem naprowadzania, nawigacji i sterowania – GNC, systemem przetwarzania obrazów „targetu”, pozwalającym na ustalenie jego pozycji i położenia względem „chasera”, oraz systemem robotycznym zdolnym do wykonania potrzebnych czynności).

W tym kontekście, GMV realizuje projekt ORCO (On Ground validation of a Rigid Combo system) dla Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA). Celem projektu jest konsolidacja, integracja i walidacja na ziemi kluczowych technologii niezbędnych do wykonywania w kosmosie złożonych czynności robotycznych za pomocą sztywnego mechanizmu chwytającego (ramienia robotycznego).

W pierwszej fazie prac, polegającej na opracowaniu/walidacji różnych podsystemów kontrolnych, wykorzystane zostaną symulatory i dynamiczne modele urządzeń. Następnie, w dynamicznym laboratorium GMV – platform-art©, przeprowadzona zostanie integracja i walidacja hardware'u dostarczonego przez innych partnerów uczestniczących w projekcie: manipulatora robotycznego (LEMUR) wykonanego przez CBK w Polsce i kamery TSD opracowanej we Włoszech.

Kinematyka i dynamika fazy kontaktu zostaną przetestowane i zweryfikowane w laboratorium platform-art©. Oprócz systemów sterowania, „chaser” posiadać będzie wysoki stopień autonomii, zapewniony przez kamerę optyczną oraz instrumenty przetwarzające obrazy z 2D na 3D w oparciu o algorytmy dopasowania opracowane przez GMV.

Aktualnie, międzynarodowy zespół realizujący projekt pracuje w laboratoriach GMV (symulacyjnym, optycznym i dynamicznym) nad integralnym rozwojem i konsolidacją kompleksowego systemu sterowania dla wspomnianych powyżej aplikacji.