- 加州理工学院が開発したロボットシステムは、宇宙で自動的に構造物を建設でき、人間の介入は不要である。
- ASTRAシステムは近地軌道で桁架構造を組み立て、第三の区域の組み立てに成功した。
- この技術は軽量の反射材料を使用しており、より軽い宇宙構造物の建設に寄与する可能性がある。
- 将来的な応用には、大型宇宙望遠鏡や通信インフラが含まれ、従来の宇宙船の輸送能力を超える。
加州理工学院の研究者たちは、宇宙で自動的に構造物を建設できるロボットシステムを初めて成功裏に開発した。この自動化された桁架建設機は、ロボットアームを使用して近くの分配器から構造支柱や接合部を収集し、それらを同じ部分に組み立てる。この技術は、アメリカ国防高等研究計画局（DARPA）の新規軌道および月面製造、材料と質量効率設計（NOM4D）計画の一環として開発された。チームによれば、このデモはロボットが大型宇宙構造物を自律的に建設できる進展を示しており、もはや宇宙飛行士の支援は必要ない。
ASTRAシステムの組立能力
このロボットシステムは、宇宙で構造物を組み立てることができ、宇宙飛行士の直接的な支援は不要である。この自動建設機は近地軌道で一部の桁架構造を建設し、これはこの種の技術の初めてのデモである。自動化された宇宙張力反射器組立システム（ASTRA）という技術は、ロボットアームを使用してキャビン内の分配器から構造部品を収集し、繰り返し「区域」と呼ばれる桁架部分を組み立てる。その構成要素には、複合繊維管、アルミ合金接合部、そして穿孔したカプトン膜で作られた反射面が含まれる。このシステムは直径1.4メートル（約4.6フィート）の反射アンテナを建設することを目的としている。
デモは全てのアンテナを完成させることはできなかったが、第三の桁架区域の組み立てに成功し、自律的な建設方法の実現可能性を証明した。
ASTRAは、ロボットアーム、電動部品分配器、組立板、そして約1立方メートル（約35立方フィート）のサイズの機載コンピュータを組み合わせている。この有効荷重は2026年3月30日にヴァンデンバーグ宇宙軍基地から打ち上げられ、Momentus Inc.のVigoride 7軌道運搬機に搭載された。この運搬機は、SpaceXのTransporter-16ミッションでASTRAを10の有効荷重の1つとして運んだ。
打ち上げ前に、システムには2つの事前組み立てされた桁架区域と、他の部分を建設するために必要な部品が含まれていた。軌道に入った後、地上の制御チームは機載コンピュータに発射制限を解除し、2つの既存の区域を展開するよう指示した。その後、ロボットアームは第三の区域の組み立てを開始し、近くの分配器から各支柱や接合部を取り出し、組立板に配置して接続し、必要な構造部分を形成した。
宇宙操作の課題と解決策
一区域の組み立てが完了した後、システムは桁架に網状反射膜を追加した。設計上、2つの反射ケーブルがスプリングプリテンションによって互いに抵抗し合うようになっている。準備が整うと、完成した部分は宇宙に押し出され、アームが建設シーケンスを繰り返し行えるようになる。ASTRAの計画構成は、11の区域が反射面に接続される。技術の重要な特徴の1つは、加州理工学院の研究者とペンシルベニア大学のパートナーによって共同開発された軽量の反射材料である。従来の展開可能な反射器が使用する金属製の網状材料と比較して、この穿孔膜はより少ないプリテンションを必要とし、エンジニアがより軽い構造物を建設するのに役立つ可能性がある。
宇宙でこのシステムを操作することは、地球の実験室でのテストでは遭遇しなかったいくつかの課題に直面した。チームは指示を繰り返し調整し、宇宙船から送られる映像を利用して予期しない問題を排除しなければならなかった。通信の機会は、毎日約7〜8のウィンドウに制限され、それぞれのウィンドウは約15分である。そのため、研究者たちはペレグリーノの加州理工学院の実験室でASTRAの飛行予備部品をテストし、潜在的な解決策を探し、その後修正された指示を軌道システムに送信した。このプロジェクトはDARPA NOM4D計画の第3段階である。
前の2つの段階で、研究者たちは組み立ての概念を開発し、実験室条件下でその機能を示した。この計画は、構造が数百メートル、さらには数キロメートルの大きさの建物を建設できるようにすることを目的としている。現在の宇宙構造はロケット発射器のサイズに制約され、エンジニアは部品を折りたたんで展開するか、複数回の打ち上げで部分を組み立てる必要がある。自律的な軌道製造は、構造部品を宇宙で直接組み立てる別の方法を提供する可能性がある。
将来の応用の可能性
ASTRAは、デモの12月のミッションの締切前に計画された反射器を完成させることはできなかったが、その結果はこの技術を洗練させるための出発点を提供した。将来的な応用には、大型宇宙望遠鏡、無線周波数アンテナ、通信インフラ、そして軌道でエネルギーを収集するための太陽光発電アレイが含まれる可能性がある。これらの構造は、最終的には従来の宇宙船が運搬または展開できるシステムのサイズを超える可能性がある。
ASTRAシステムが宇宙建設に与える影響
ASTRAシステムの成功したデモは、宇宙建設技術の大きな進展を示しており、人間の介入を必要としない自律的な建設方法は、将来の宇宙ミッションの実行方法を変えることになる。この技術は建設効率を向上させるだけでなく、構造のサイズを従来の宇宙船の輸送制限を超えて拡大する可能性を提供し、大型宇宙施設の建設を可能にする。技術がさらに進展すれば、将来的にはより複雑な宇宙インフラの実現が期待され、深宇宙探査や科学研究の進展を促進することになる。