Robot lần đầu xây dựng công trình trong không gian

Hệ thống robot của Caltech hỗ trợ lắp ráp giàn ăng-ten phản xạ đường kính 1,4 mét trong không gian, không cần sự trợ giúp của phi hành gia.

Có tên Hệ thống gương phản xạ căng tự động trong không gian (ASTRA), cấu trúc được Viện Công nghệ California (Caltech) lên ý tưởng, thiết kế và chế tạo, nằm trong chương trình Sản xuất, Vật liệu và Thiết kế hiệu quả khối lượng tiên tiến cho quỹ đạo và Mặt trăng (NOM4D) của Cơ quan Dự án Nghiên cứu Tiên tiến Quốc phòng (DARPA).

Hệ thống ASTRA gồm một cánh tay robot, khoang chứa linh kiện và cơ cấu cấp vật liệu tự động. Trong quá trình hoạt động, cánh tay robot lấy các thanh ống composite và khớp nối bằng nhôm từ khoang chứa, sau đó kết nối chúng thành từng đoạn kết cấu dạng giàn, gọi là khoang (bay).

Khi hoàn thành bộ khung, robot gắn màng phản xạ Kapton siêu nhẹ lên bề mặt. Các lò xo giúp kéo căng và duy trì hình dạng màng. Robot tiếp tục đẩy đoạn kết cấu hoàn thiện ra ngoài, tạo khoảng trống để lắp ráp những đoạn tiếp theo. Toàn bộ quy trình diễn ra tự động trong môi trường vi trọng lực, không cần phi hành gia trực tiếp tham gia kết nối từng bộ phận.

"Đây là lần đầu một cấu trúc được tự động xây dựng trong không gian", Sergio Pellegrino, trưởng nhóm ASTRA của Caltech, nói với NY Post.

Theo Pellegrino, ASTRA đã dành 6 tháng qua trong không gian phục vụ chế tạo ăng-ten phản xạ từ các ống sợi composite, khớp nối bằng nhôm và bề mặt phản xạ màng cách nhiệt Kapton. Ông cho biết việc lắp ráp tự động bằng robot tương tự ghép các mảnh dạng K'Nex hoặc Tinkertoy công nghệ cao - mô hình cấu trúc dạng khung lưới, được tạo ra bằng cách lắp ráp các thanh thẳng kết hợp với các đầu nối.

"Nhưng quá trình tự động hóa việc xây dựng trong không gian khó hơn nhiều, hoàn toàn không phải trò chơi trẻ con", Pellegrino nhấn mạnh.

Việc triển khai ASTRA nằm trong giai đoạn ba của quá trình thử nghiệm robot trong không gian của DARPA. Trong hai giai đoạn đầu, nhóm đã phát triển khái niệm và phương pháp thiết kế, sau đó chứng minh giải pháp hoạt động hiệu quả trong môi trường phòng thí nghiệm trên Trái Đất.

Quá trình thử nghiệm ASTRA về tải trọng không gian được thực hiện trong vòng chưa đầy 12 tháng, hiện bàn giao cho đơn vị tiếp nhận là Momentus - công ty thiết kế, sản xuất và cung cấp dịch vụ hạ tầng vũ trụ ở San Jose, California (Mỹ). Hệ thống do robot này lắp đặt làm nhiệm vụ thu năng lượng mặt trời trong không gian và truyền tải không dây xuống bề mặt Trái Đất.

Theo đại diện Caltech, hệ thống do ASTRA lắp đặt mở ra kỳ vọng có thể triển khai những cấu trúc quy mô lớn trong không gian, chẳng hạn bề mặt phản xạ làm gương cho các kính viễn vọng thế hệ mới, giúp quan sát thiên thể ở khoảng cách xa hơn. Ngoài ra, chúng còn có thể tạo thành khẩu độ cho ăng-ten vô tuyến cỡ lớn.

"Sau sứ mệnh, sẽ có hướng nghiên cứu mới được mở ra bởi thử nghiệm này", Pellegrino nói thêm. "Khi mọi thứ vượt qua giới hạn kích thước của các cấu trúc có thể chế tạo sẵn trên Trái Đất, chúng ta phải tìm cách lắp ráp chúng trong không gian. Công nghệ này có thể phục vụ thiên văn học, viễn thông và xây dựng hệ thống pin mặt trời quy mô lớn trên quỹ đạo".

Chương trình NOM4D do DARPA khởi động năm 2021, hướng đến phát triển công nghệ chế tạo và lắp ráp các cấu trúc quy mô lớn ngay trong không gian. Thay vì xây dựng trên Trái Đất rồi phóng lên quỹ đạo, chương trình nghiên cứu vật liệu, robot và phương pháp sản xuất tối ưu khối lượng để tạo ra các công trình như ăng-ten vô tuyến, kính viễn vọng và giàn pin mặt trời.

Theo Space, NOM4D được kỳ vọng mở ra phương thức xây dựng các cấu trúc không gian vượt xa giới hạn kích thước và khối lượng của những hệ thống có thể chế tạo trên Trái Đất, có tiềm năng phục vụ thiên văn học, viễn thông và sản xuất điện mặt trời trong không gian.

Bảo Lâm tổng hợp

• Elon Musk: Mọi người sẽ 'kinh ngạc' về siêu máy tính trên quỹ đạo
• 4 phi hành gia trở về Trái Đất sau 8 tháng trên vũ trụ
• Blue Origin phát triển tháp điện mặt trời trên Mặt Trăng
• Thử nghiệm truyền điện không dây đầu tiên giữa hai tàu vũ trụ