El experimento SPHERES

Con la Expedición 24 completa en la Estación Espacial Internacional (EEI), la NASA espera realizar algunas pruebas con un grupo de tres dispositivos robóticos en forma de esferas.

Izquierda: Los tres droides SPHERES dentro del Laboratorio Destiny de la Estación Espacial Internacional. Crédito: NASA.

Estos droides, están siendo usados para probar rendezvous (encuentro) automatizado y vuelo en formación en gravedad cero.

Oficialmente se llaman Satélites Experimentales de Posición, Sostenimiento, Encuentro y Reorientación Sincronizada (SPHERES, por sus siglas en inglés) y han estado en la EEI desde 2006. Los astronautas han realizado más de 20 experimentos con ellos y ahora realizarán más.

Cada droide SPHERES tiene su propia energía, propulsión, equipo computarizado y de navegación. Juntos están probando técnicas que podrían llevar a avances en acoplamientos automatizados, servicio a satélites, ensamblaje de naves espaciales y reparaciones de emergencia.

Esas técnicas pueden ser probadas en simulaciones computarizadas en la Tierra, pero la EEI es el único lugar donde pueden ser evaluados bajo condiciones de microgravedad sostenidas. Hasta ahora, todos las pruebas tuvieron lugar en la seguridad del interior de la EEI, pero en el futuro, versiones mejoradas de SPHERES podrían aventurarse fuera de la estación.

En 1999, el profesor del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), David Miller, mostró la película Star Wars a sus estudiantes en su primer día de clases. Después de la escena donde Skywalker está con un droide flotante, Miller se levantó y señaló: "Quiero que me construyan uno de esos."

Y así hicieron. Con el apoyo del Departamento de Defensa y la NASA, los estudiantes de Miller construyeron cinco droides operativos. Tres de los cuales ahora están en la estación.

"Lo que pasa", explicó Miller, investigador principal de SPHERES, "es que DARPA, que es propietaria de la instalación en órbita, la está transfiriendo a la NASA."

La NASA, a cambio, planea disponer de la capacidades a otras agencias del gobierno de Estados Unidos, escuelas, inquietudes comerciales y estudiantes para expandir el conjunto de ideas sobre cómo probar y usar estos droides de forma esférica.

Alguien que tuvo contacto de primera mano en la experiencia con los droides en microgravedad es Greg Chamitoff, quien pasó seis meses en la estación como miembro de la Expedición 17 y 18, y fue un co-investigador del experimento original de SPHERES.

Crédito: NASA.

"Fue realmente increíble ser capaz de observar a SPHERES volar alrededor en tiempo real sigiendo la lógica de mis algoritmos justo frente a mí," dijo Chamitoff. "Como robots de vuelo libre, estas SPHERES son muy increíbles. No hay otro sitio de pruebas donde puedes hacer este tipo de investigación y desarrollo en 3D. Puedes simularlo en una computadora, pero hacerlo en cero-G y 3D, esa es una capacidad única."

"El algoritmo que estaba probando fue para la optimización del planeamiento de trayectoria en tiempo real mientras se evitan obstáculos. Un SPHERE estaba tratando de visitar una serie de puntos de camino tan eficientemente como podía, mientras otro SPHERE era el objeto en movimiento y estaba tratando activamente de ponerlo en el camino. Este tipo de planeamiento de trayectoria será necesario para que robots futuros sean capaces de navegar en su medioambiente mientras tratan de lograr tareas útiles," dijo Chamitoff.

El Administrador de la NASA, Charlie Bolden, recientemente estuvo en el MIT para ayudar a iniciar el programa Verano de Innovación, el cual está diseñado para atraer a más estudiantes en la ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas. Parte de ese programa será en actividades de robótica SPHERES, las cuales comenzarán en agosto de 2010 y ofrecerán a los estudiantes de escuelas medias la oportunidad de programar los droides para actuar en la EEI.

SPHERES ha sido usado por muchas organizaciones, incluyendo otras agencias gubernamentales y grupos de estudiantes graduados, desde 2006. En el pasado mes de diciembre, dos equipos de escuelas secundarias de Idaho tuvieron la oportunidad de compartir un experimento de SPHERES con el astronauta Jeff Williams en la EEI.

La NASA y la Agencia de Investigación de Proyectos Avanzados de Defensa (DARPA) recientemente llamaron para ideas sobre cómo usar a SPHERES. Estas ideas están siendo integradas en un nuevo programa educacional llamado Experimentos de Investigación Integrados de la Estación Espacial Internacional (InSPIRE). El nuevo programa est´ña diseñado para usar a SPHERES para probar tecnologías espaciales avanzadas y facilitar la participación de estudiantes y el público en el proceso de desarrollo a través de ideas aportadas por grupos dentro de una comunidad. Las propuestas fueron recibidas hasta el 2 de junio.

"Mira a los túneles de viento y el papel que jugaron en la aviación," dijo Miller. "SPHERES es análogo a eso en microgravedad. Estamos probando dentro de la estación ahora porque hay más tolerancia a fallar. El próximo plan es salir afuera, enviar SPHERES a través del módulo Kibo para volar lejos de la estación y ser recuperable."

Más información:
Página sobre el experimento SPHERES en el MIT

Fuente: NASA.