سيقوم نظام آلي جديد بإصلاح الأقمار الصناعية في الفضاء

قام البروفيسور مايكل جرينسبان من جامعة كوينز في كندا بتطوير برنامج تتبع سيسمح لمركبة الخدمة الفضائية المستقلة ASSV بالتقاط مثل هذا القمر الصناعي في مداره وإرسائه في مركبة الإصلاح. وبمجرد وصول القمر الصناعي إلى هذه الحالة، يمكن استخدام جهاز التحكم عن بعد من الأرض لإصلاح القمر الصناعي

يعمل العلماء في جامعة كوينز بكندا على تطوير نظام آلي جديد مصمم لخدمة أكثر من 8,000 قمر صناعي يدور حول الأرض، وهو ما يتجاوز نطاق طيران الأنظمة الأرضية المخصصة لإصلاحها. اليوم، عندما يحتاج القمر الصناعي الموجود على ارتفاعات عالية إلى إصلاحات أو ينفد الوقود اللازم لاستئناف نشاطه، فإنه يصبح "خردة فضائية" تتراكم تدريجياً في الفضاء.

يقول مايكل جرينسبان، أستاذ الهندسة الكهربائية وهندسة الكمبيوتر الذي يقود مشروع جامعة كوينز: "هذه أنظمة ميكانيكية، وهذا يعني أنها مصممة في النهاية للفشل". ونظرًا لحقيقة أن هذه الأقمار الصناعية تقع على ارتفاع آلاف الكيلومترات فوق سطح الأرض، فهي بعيدة عن نطاق التشغيل للرحلات الفضائية المأهولة باهظة الثمن، في حين أن الإصلاحات الآلية التي يتم التحكم فيها عن بعد في الوقت الفعلي غير ممكنة.

الحل الذي قدمه البروفيسور جريسفين لهذه المشكلة هو تطوير برنامج التتبع الذي سيسمح لـ ASSV - مركبة خدمة الفضاء المستقلة بالتقاط مثل هذا القمر الصناعي في مداره وإرسائه في مركبة الإصلاح. وبمجرد وصول القمر الصناعي إلى هذه الحالة، يمكن استخدام جهاز التحكم عن بعد من الأرض لإصلاح القمر الصناعي. "ليست هناك حاجة لتنفيذ الإصلاح نفسه في الوقت الفعلي، حيث أن كل شيء في وضع ثابت ويمكن للإنسان تشغيل النظام آليًا من بعيد للقيام بما هو ضروري."

ويعمل فريق جامعة كوينز حاليًا على تطوير ASSV مع شركة MDA – McDonald-Detweiller Associates – Space Missions، التي قامت سابقًا بتطوير Canadarm وهي المسؤولة عن جميع الأنظمة الكندية في محطة الفضاء الدولية.

ويقول البروفيسور جرينسبان إن الرؤية الحاسوبية تمثل التحدي التقني الأكبر في التقاط قمر صناعي في مداره. وبما أن هذه الأجسام تدور حول الأرض في مدار "متزامن مع الأرض"، فإن سرعتها تتزامن مع دوران الأرض. ويجب على النظام الآلي أولاً التعرف على القمر الصناعي، ثم تحديد حركته وضبط حركته قبل التقاط القمر الصناعي.

نظرًا لظروف الإضاءة السيئة في الفضاء، فإن كاميرات الفيديو العادية تكون ذات استخدام محدود فقط. ويكون المستشعر المفضل على شكل رادار ضوئي يُعرف باسم LIDAR، والذي يوفر مجموعة من النقاط ثلاثية الأبعاد التي تقيس بدقة هندسة سطح القمر الصناعي.

قام فريق جامعة كوينز، الذي يضم طلابًا على وشك التخرج في الهندسة الكهربائية وهندسة الكمبيوتر، بتطوير برنامج يسمح لمثل هذا النظام بتحديد القمر الصناعي وتحديد موقعه وتتبعه أخيرًا في الوقت الفعلي باستخدام بيانات خاصة المدى. حصل الفريق المفتوح مؤخرًا على منحة من مجلس أبحاث العلوم الطبيعية والهندسة NSERC لمواصلة البحث في الجوانب الأساسية لهذه التكنولوجيا الجديدة.

ووفقا للبروفيسور جريسفين، هناك تطبيق أرضي محتمل آخر لنتائج هذا البحث في مجال الإنتاج "المرن". باستخدام أنظمة الرؤية والخوارزميات، من الممكن التعرف على الجثث وتتبعها أثناء سيرها في خط الإنتاج. ووفقا له، "بمجرد أن يكون من الممكن الجرأة، يمكن لأنظمة الإنتاج الأوتوماتيكية أن تتفاعل بسهولة أكبر مع الجثث نفسها ويمكن أن تكون النتيجة تكون عملية إنتاج أسهل بكثير وأكثر كفاءة."

شاهد مقطع فيديو من مختبر البروفيسور جرينسبان يُظهر الجسم المستهدف أثناء التتبع في الوقت الفعلي.

لإعلان الجامعة

المزيد عن هذا الموضوع على موقع العلوم

• قمري الصناعي الصغير
• بما في ذلك الخدمة
• سيساعد الروبوت الذي طورته وكالة ناسا رواد الفضاء في عملهم