ساخت فضاپیماهای تغییر شکل‌دهنده با فناوری مونتاژ خودکار در مدار زمین

شرکت Rendezvous Robotics با جذب ۲۰ میلیون دلار سرمایه قصد دارد فضاپیماهای تغییر شکل‌دهنده بسازد که بتوانند به صورت خودکار در مدار زمین مونتاژ شوند.

به گزارش سرویس هوافضای تک‌ناک، این شرکت قصد دارد در سال ۲۰۲۸، هفت کاشی فضایی مستقل را به مدار زمین بفرستد تا قابلیت اتصال، جداسازی و تغییر آرایش خودکار آنها را آزمایش کند.

این کاشی‌ها پس از رسیدن به مدار، به صورت مستقل حرکت می‌کنند و با اتصال به یکدیگر، ساختار بزرگ‌تری تشکیل می‌دهند. سپس از هم جدا می‌شوند و با آرایشی متفاوت، سازه فضایی جدیدی می‌سازند. تمام این مراحل قرار است بدون کمک ربات‌های خارجی انجام شود.

شرکت‌های MaC Venture Capital و Toyota Ventures رهبری این دور از سرمایه‌گذاری را بر عهده داشته‌اند. استقبال سرمایه‌گذاران از این طرح به‌اندازه‌ای بوده که میزان تقاضا برای مشارکت از ظرفیت اولیه تأمین مالی فراتر رفته است.

این فناوری می‌تواند شیوه طراحی و ساخت فضاپیماها را تغییر دهد و امکان افزودن تجهیزات و قابلیت‌های جدید را پس از قرارگیری فضاپیما در مدار فراهم کند.

هدف از ساخت فضاپیماهای تغییر شکل‌دهنده

یکی از مهم‌ترین محدودیت‌های ساخت فضاپیماهای امروزی، ابعاد محفظه محافظ محموله موشک است. مهندسان باید تمام تجهیزات فضاپیما را در فضای مشخصی قرار دهند که این محفظه در اختیار آنها می‌گذارد. چنین محدودیتی بر اندازه آنتن‌ها، سیستم‌های تولید انرژی و سایر تجهیزات فضایی تأثیر می‌گذارد.

شرکت Rendezvous Robotics قصد دارد با انتقال بخشی از فرایند ساخت فضاپیماها به مدار زمین، این محدودیت را برطرف کند. در روش پیشنهادی این شرکت، کاشی‌های فضایی به‌صورت ماژول‌های مستقل پرتاب می‌شوند و پس از رسیدن به مدار، با حرکت کنترل‌شده به یکدیگر متصل خواهند شد.

ساختار نهایی می‌تواند ابعادی بسیار بزرگ‌تر از هر ماژول مستقل داشته باشد. به این ترتیب، مهندسان دیگر مجبور نخواهند بود تمام بخش‌های یک سازه فضایی بزرگ را به صورت یکپارچه درون محفظه موشک قرار دهند.

با وجود این‌، تغییر آرایش این کاشی‌ها چالش مهندسی پیچیده‌تری محسوب می‌شود. هفت ماژول باید حرکت‌های خود را هماهنگ کنند، موقعیت مناسب برای اتصال را تشخیص دهند و پس از تشکیل ساختار اولیه، از یکدیگر جدا شوند.

در مرحله بعد، ماژول‌ها باید دوباره حرکت کنند و بدون دریافت کمک از ربات‌های خارجی، ساختاری با آرایش متفاوت تشکیل دهند.

مأموریت سال ۲۰۲۸ مشخص خواهد کرد که آیا این عملیات می‌تواند به صورت کاملا خودکار در مدار پایین زمین انجام شود یا خیر.

جو لاندون (Joe Landon)، مدیرعامل Rendezvous Robotics معتقد است این فناوری در آینده می‌تواند ساخت فضاپیماهایی با توان تولید برق در مقیاس مگاوات را امکان‌پذیر کند.

او همچنین به ظرفیت این فناوری برای ساخت آنتن‌های ارتباطی و تجهیزات حسگری با دهانه‌های بسیار بزرگ‌تر اشاره کرده است. چنین تجهیزاتی می‌توانند در مأموریت‌هایی کاربرد داشته باشند که محدودیت‌های طراحی متعارف فضاپیماها مانع اجرای آنها می‌شود.

بیشتر بخوانید: اسپیس‌ایکس برای نخستین بار هر دو بخش موشک استارشیپ را در آسمان مهار می‌کند

تبدیل پروژه تحقیقاتی MIT به فناوری تجاری

فناوری Rendezvous Robotics ریشه در پروژه تحقیقاتی TESSERAE دارد که آریل اکبلاو (Ariel Ekblaw) آن را در مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) توسعه داده است.

این پروژه بر طراحی سازه‌های فضایی ماژولاری متمرکز بود که می‌توانند بدون دخالت مستقیم انسان به یکدیگر متصل شوند و ساختارهای بزرگ‌تری تشکیل دهند.

اکبلاو پس از آغاز تحقیقات در MIT، توسعه این فناوری را از طریق مؤسسه Aurelia Institute ادامه داد. او این مؤسسه را بنیان‌گذاری کرد و سپس در تأسیس شرکت Rendezvous Robotics نیز مشارکت داشت.

هدف از راه‌اندازی این شرکت، تبدیل دستاوردهای تحقیقاتی مربوط به مونتاژ خودکار سازه‌های فضایی به فناوری قابل‌استفاده در مأموریت‌های واقعی است.

نسل‌های اولیه کاشی‌های فضایی TESSERAE با موشک New Shepard شرکت Blue Origin و طی دو مأموریت به ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) آزمایش شدند.

این آزمایش‌ها به پژوهشگران کمک کردند تا رفتار ماژول‌ها و سازوکار اتصال آنها را در شرایط ریزگرانش بررسی کنند. نتایج این تحقیقات، مبنای توسعه نسل جدید کاشی‌های فضایی قرار گرفته است.

اکبلاو درباره روند توسعه این فناوری گفت: «آنچه به عنوان آزمایشی برای مونتاژ خودکار آغاز شد، اکنون در حال تبدیل شدن به روشی جدید برای ساخت فضاپیماهای تغییر شکل‌دهنده در مدار است.»

شرکت Rendezvous Robotics اکنون در حال ساخت کاشی‌های بزرگ‌تری است که می‌توانند به صورت مستقل فعالیت کنند. آزمایش‌های زمینی این شرکت بر بررسی قابلیت حرکت، تنظیم موقعیت و هم‌راستا شدن ماژول‌ها پیش از اتصال متمرکز شده‌اند.

مرحله بعدی توسعه باید مشخص کند که آیا این سازوکارها می‌توانند در شرایط واقعی پرواز فضایی نیز عملکرد قابل اعتمادی داشته باشند یا خیر.

بیشتر بخوانید: انقلاب هسته‌ای در صنعت فضایی؛ ناسا برای سفرهای سریع‌تر به مریخ آماده می شود

دو آزمایش مهم پیش از مأموریت فضایی ۲۰۲۸

شرکت Rendezvous Robotics برای بررسی عملکرد فناوری خود، چند آزمایش مهم را پیش از مأموریت اصلی برنامه‌ریزی کرده است.

نخستین آزمایش در نوامبر ۲۰۲۶ و طی مجموعه‌ای از پروازهای سهموی انجام خواهد شد. این پروازها شرایط ریزگرانش را برای مدت کوتاهی ایجاد می‌کنند و امکان بررسی عملکرد تجهیزات فضایی را فراهم می‌سازند.

پژوهشگران در این مرحله، عملکرد محرک‌های الکترومغناطیسی و قابلیت حرکت کاشی‌های فضایی را در محیط ریزگرانش ارزیابی خواهند کرد.

همچنین این شرکت ظرفیت لازم را برای پرتاب اشتراکی محموله‌های فضایی رزرو کرده است. مأموریت اصلی نمایش فناوری در مدار، زودتر از آوریل ۲۰۲۸ انجام نخواهد شد.

آزمایش مهم دیگری نیز برای دسامبر ۲۰۲۶ در ایستگاه فضایی بین‌المللی برنامه‌ریزی شده است. پژوهشگران قصد دارند در این مأموریت، ۳۲ کاشی فضایی نسل پنجم TESSERAE را در محیط کنترل‌شده ریزگرانش به یکدیگر متصل کنند.

هدف این آزمایش، تشکیل یک ساختار سه‌بعدی و بررسی قابلیت مونتاژ ماژول‌ها در شرایط فضایی است.

این مأموریت پایان برنامه تحقیقاتی اولیه TESSERAE خواهد بود و مسیر توسعه فضاپیماهای مستقلی را هموار می‌کند که شرکت Rendezvous Robotics در حال طراحی آنها است.

دو آزمایش یادشده اهداف متفاوتی دارند. آزمایش ایستگاه فضایی بر مونتاژ ماژول‌ها در محیط کنترل‌شده تمرکز دارد، اما مأموریت سال ۲۰۲۸ قابلیت اتصال، جداسازی و تغییر آرایش خودکار فضاپیماهای مستقل را در فضای آزاد بررسی خواهد کرد.

بیشتر بخوانید: نگرانی آمریکا از محدود شدن دسترسی به قطب جنوب ماه توسط چین

سرمایه‌گذاری میلیونی برای فضاپیماهای تغییر شکل‌دهنده

دور جدید تأمین مالی Rendezvous Robotics با مشارکت چند سرمایه‌گذار مهم انجام شده است.

در کنار MaC Venture Capital و Toyota Ventures که هدایت این سرمایه‌گذاری را بر عهده داشته‌اند، صندوق سرمایه‌گذاری دانشگاه میشیگان نیز مشارکت قابل توجهی در تأمین منابع مالی داشته است.

شرکت Astera که جد مک‌کالب (Jed McCaleb) از بنیان‌گذاران آن محسوب می‌شود، به‌عنوان سرمایه‌گذار جدید به این مجموعه پیوسته است.

سرمایه‌گذاران پیشین شامل Aurelia Foundry، ATX Venture Partners و Mana Ventures نیز در این دور تأمین مالی مشارکت کرده‌اند.

شرکت Rendezvous Robotics قصد دارد از سرمایه جدید برای تکمیل طراحی فضاپیماهای ماژولار و آماده‌سازی آزمایش‌های پروازی استفاده کند.

چالش اصلی این شرکت اکنون تبدیل نتایج تحقیقات آزمایشگاهی به یک فناوری عملیاتی در محیط واقعی فضا است. موفقیت در آزمایش‌های کنترل‌شده به‌تنهایی نمی‌تواند عملکرد مطمئن ماژول‌ها را در مدار زمین تضمین کند.

مأموریت سال ۲۰۲۸ نشان خواهد داد که آیا فضاپیماهای مستقل می‌توانند بدون کمک خارجی به یکدیگر متصل شوند، از هم جدا شوند و ساختار جدیدی تشکیل دهند یا خیر.

در صورت موفقیت این مأموریت، فناوری کاشی‌های فضایی می‌تواند مسیر تازه‌ای برای توسعه زیرساخت‌های مداری ایجاد کند. همچنین این رویکرد امکان ساخت سازه‌هایی را فراهم خواهد کرد که پرتاب یکپارچه آنها به دلیل محدودیت ابعاد محفظه موشک‌ها دشوار است.