Przyszłość budownictwa kosmicznego jest zdecydowanie zrobotyzowana. Już dziś ludzkość stawia w tym obszarze pierwsze kroki. Sukcesy teleskopu Hubble’a i jego następcy, kosmicznego teleskopu Jamesa Webba, zaostrzają apetyty naukowców na kolejne instrumenty obserwacyjne w jeszcze większej skali, a więc o większych możliwościach zbierania światła z odległych galaktyk. Na przeszkodzie stają parametry dostępnych rakiet nośnych. Inżynierowie dokonują cudów, aby zaprojektować lekkie, a jednocześnie wytrzymałe mechanizmy rozkładania w przestrzeni kosmicznej elementów satelitów, jednak w przypadku teleskopów nie ma takiej możliwości. Stąd pomysł, aby przyszłe generacje teleskopów wynosić w przestrzeń kosmiczną w częściach i montować je bezpośrednio na orbicie.
Amerykanie nie dysponują już promami kosmicznymi, których załogi mogłyby potencjalnie realizować czynności montażowe. To jednak bardzo skomplikowane i ryzykowne działania, które lepiej powierzyć maszynom. Dotychczas stosowane zautomatyzowane ramiona miały ograniczoną mobilność i zwrotność. Kolejna generacja robotów musi być zdecydowanie bardziej autonomiczna. Przykładem takiego urządzenia jest E-Walker skonstruowany przez naukowców z University of Lincoln.
Prototyp robota kroczącego o siedmiu stopniach swobody już przetestowano na Ziemi poprzez montaż 25-metrowego teleskopu kosmicznego o dużej aperturze. Opracowano również model w mniejszej skali, który ma znaleźć zastosowanie na Ziemi, np. do montażu i konserwacji elementów turbin wiatrowych. Rozważana jest również możliwość jego adaptacji do prac głębinowych, które na Ziemi stanowią najtrudniejszy poligon doświadczalny. Przeprowadzone testy pokazały wyższość E-Walkera nad ramieniem Canadarm2 oraz Europejskim Ramieniem Robotycznym, zainstalowanym na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej.
Chiny bardzo intensywnie rozwijają swój program kosmiczny, w którym istotną rolę odegra budowa bazy księżycowej. Dysponują już budulcem wykorzystującym grunt księżycowy. Teraz potrzebują sprawnej ekipy budowlanej i narzędzi. Podobne działania są podejmowane przez NASA, Europejską Agencję Kosmiczną i Brytyjską Agencję Kosmiczną. Jedno jest pewne – na tym etapie rozwoju technologii niemożliwe jest zaprojektowanie jednego, uniwersalnego robota. Konieczne jest rozwijanie rozwiązań specjalistycznych, np. przechwytywania, uzupełniania paliwa i przemieszczania satelitów w celu przedłużenia ich żywotności, składania elementów konstrukcyjnych w większe struktury, montażu i łączenia paneli fotowoltaicznych.
Co ważne, roboty do prac na orbicie mogą mieć zdecydowanie delikatniejszą konstrukcję niż na Ziemi ze względu na brak ciążenia. To z kolei powoduje powstanie nowych wyzwań związanych ze stabilnością pracy i bezwładnością elementów ruchomych. Badania wykazały bowiem, że w przestrzeni kosmicznej należy zastosować nowe strategie korekcji ustawień ramion robotów, gdyż algorytmy stosowane na Ziemi są tam nieskuteczne. Kolejnym wyzwaniem jest stworzenie interfejsów sterujących oraz wizualizacji pracy robotów. Tradycyjne sterowanie przy pomocy kamer jest bowiem nieefektywne – opóźnienia transmisji dochodzą do kilku sekund. Bezpieczeństwo manipulatorów robotów w przypadku awarii jest kolejnym problemem, zwłaszcza gdy w ich pobliżu znajdą się astronauci lub urządzenia kluczowe do ich przeżycia w kosmosie. Poza tym robot mający swobodę poruszania się musi też na bieżąco wielowymiarowo korygować swoją pozycję i być odporny na zakłócenia z zewnątrz. Na koniec pozostaje kwestia tworzenia najefektywniejszego, a przy tym najbezpieczniejszego harmonogramu prac w przestrzeni kosmicznej, aby zminimalizować ryzyko wystąpienia krytycznych błędów.
Do wdrożenia nowych robotów w różnych warunkach potrzeba jeszcze wykonania wielu badań, prac rozwojowych, usuwania usterek i braków oraz uzyskania niezbędnych certyfikatów. Na razie naukowcy rozwiązują kolejne problemy cząstkowe, tworząc jednocześnie docelowe modele teoretyczne funkcjonowania robotów przeznaczonych do określonych celów. Dzięki temu nabywają cenny know-how oraz poznają luki w wiedzy, które będą musiały zostać w międzyczasie usunięte. Bez autonomicznych robotów podbój przestrzeni kosmicznej może bowiem być niemożliwy lub nastąpi w bardzo ograniczonym zakresie.
Krzysztof Hajdrowski
