Tým z Institutu automatizace v Šen-jangu, vedený výzkumníkem Haitao Luo, pracuje na robotických systémech určených ke stavbě a montáži konstrukcí mimo naši planetu, aniž by je bylo nutné kompletně dopravit ze zemského povrchu.
Výsledky jejich výzkumu byly zveřejněny v časopise Space: Science & Technology a to, co popisují, přímo evokuje ambiciózní projekt, který NASA před lety vymyslela, ale nikdy se ho nepodařilo uskutečnit.
Sen, který NASA nechala v šuplíku
Tento projekt se jmenoval SpiderFab a byl revoluční: opustil obvyklou praxi vypouštění satelitů složených uvnitř rakety a místo toho je vyráběl přímo v orbitálním prázdnu. Americká agentura si představovala jakéhosi robotického pavouka, který by dokázal ve vesmíru splétat obrovské struktury vlákno po vláknu, jako by oběžná dráha Země byla jeho vlastní pavučinou. Návrh byl stejně fascinující jako předčasný vzhledem k tehdejším technologickým poměrům a nakonec se neujal.
Nyní, o desítky let později, se tato vize uskutečňuje na druhé straně Pacifiku. Luoův tým sice nereplikuje přesně stejného robota, ale sleduje stejnou základní filozofii: přenést výrobní kapacity tam, kde jsou konstrukce potřeba – do samotného vesmíru.
Problematický start
Dnes je vše, co cestuje do vesmíru, podmíněno jediným omezením: rozměry rakety, která to vynáší. Inženýři musí každou součástku složit, stlačit a zmenšit, aby se vešla do pláště nosné rakety. Příkladem jsou solární panely, které se vějířovitě rozkládají, antény, které se rozkládají při dosažení oběžné dráhy, nebo konstrukce, které se během několika minut změní z kompaktních na obrovské. Tento systém funguje už desítky let, ale má zjevný strop.
Alternativa navržená čínskými výzkumníky je radikálně odlišná. Namísto hotové konstrukce by byly vypuštěny pouze suroviny, například uhlíková vlákna, a robot, který by je dokázal ve vesmíru utkat a sestavit. To by umožnilo stavět antény, panely nebo dokonce orbitální solární elektrárny o rozměrech, které by se na jedinou raketu nikdy nevešly. Paradigma již nespočívá v rozmístění, ale ve výrobě.
Materiály a techniky pro nového pavouka
Studie Luoova týmu podrobně popisuje klíčové komponenty tohoto budoucího vesmírného pavouka. Vědci navrhují použít spoje z PEEK, vysoce výkonného polymeru známého jako polyetheretheretherketon, kombinované s uhlíkovými vlákny a vytištěné 3D tiskem pro spojení trubkových modulů. Tyto spoje jsou vyztuženy laserovým transmisním svařováním. Tým analyzoval, jak teplota a rychlost procesu ovlivňují konečnou pevnost, a zároveň sledoval mikrostrukturní charakteristiky v mikroskopickém měřítku. Jako důkaz konceptu výzkumníci vyrobili parabolickou anténní strukturu řezáním trubek z uhlíkových vláken a kompozitního materiálu PEEK na různé délky, což jim umožnilo ověřit, že je tato metoda životaschopná pro konstrukci na oběžné dráze.
počítá se s robotem schopným montáže na oběžné dráze a s materiály určenými k výrobě nebo nasazení mimo Zemi. Samotná studie to shrnuje výstižně: „Díly lze vyrábět, spojovat a montovat přímo ve vesmíru“, čímž odpadá nutnost skládat konstrukce do rakety nebo se obávat omezení jejich velikosti. Pokud tato technologie dosáhne dospělosti, mohla by zcela změnit logiku výzkumu vesmíru.
Čínská snaha o automatizaci vesmíru
Tento vývoj není ojedinělým případem. Je součástí rostoucího trendu: automatizace orbitálních operací. Čína již například předvedla družice vybavené robotickými rameny, které jsou schopny se spojit s jinými vozidly a provádět složité manévry, včetně doplňování paliva na oběžné dráze.