宇宙のロボットとレーザー：宇宙を目指すテクノロジーの写真 - TechRepublic

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欧州宇宙機関は、人類が宇宙についてより多くを学び、最終的には新しい世界を探索できるようにする技術を研究しています。

この研究は、ロボット工学、レーザー通信、3Dプリンティングといった分野における最先端の技術に依存しています。NASAとそのパートナーが研究室でどのような研究を進めてきたのか、以下にご紹介します。

ユーロボット

この車ほどの大きさの探査車はユーロボットで、9月に国際宇宙ステーションへの10日間の飛行中にESAの宇宙飛行士アンドレアス・モーゲンセンによって遠隔操作される予定だ。

モーゲンセン氏はローバーの400km上空からコマンドを出し、ローバーを移動させ、箱の移動や太陽電池パネルの展開といった他の惑星での作業をシミュレートする。また、アンドレアス氏がユーロボットを監視できるよう、2台目のローバーも制御し、ステーションに映像を送信する。

将来、宇宙飛行士は同様の技術を使って軌道上から惑星上のロボットを制御し、基地を設置したり科学研究を行ったりできるようになるかもしれない。

画像: ESA-L. ウェラード

シャドウハンド

宇宙でロボットハンドを操作してみませんか？ESAは、遠く離れたロボットアームをまるで自分の体の一部であるかのように操作できる技術を開発中です。

Shadow Hand は、人間の操作者の動きを再現し、触覚と圧力の力覚フィードバックを組み込んでおり、物体を正確に掴んで操作することができます。

画像: ESA

テレロボティクス外骨格

Shadow Handと同様に、この軽量（10kg）の外骨格は、装着者がロボットを操作できるようにします。ユーザーの動作は400km以上離れたロボットアームに伝送され、装着者の動きを再現します。

画像: ESA-A. ル・フロック

ピカソキューブサット

超小型キューブサットは、大型衛星を宇宙に打ち上げるのにかかる 5 億ドルのほんの一部で軌道に乗せることができます。

大きさがわずか 30 x 10 x 10 cm の PICosatellite for Atmospheric and Space Science Observations (Picasso) キューブサットは、地球の大気圏の上層を調査します。

ピカソは成層圏のオゾンの分布を測定し、中間圏の温度と電離層の電子密度を記録します。

ピカソは来年打ち上げられ、地球の大気圏の大部分が未調査の層を調査する50機のキューブサットのネットワークの一部となる。

画像: BISA

レーザー通信端末

この端末は、異なる軌道上の宇宙船と衛星間でデータを送信するのに役立ちます。

これは、静止軌道に配置され、軌道上の宇宙船と地上局の間でほぼ継続的な通信を可能にする計画中の衛星群である欧州データ中継システムの一部となる。

これらの端末は、低軌道と静止軌道の間で 1.8 Gbit/s のデータ伝送が可能です。

画像: DLR/TESAT

レーザーによって結集

ESA の宇宙貨物船 ATV Georges Lemau00eetre は、国際宇宙ステーションに接近しながら新しいランデブー センサーをテストします。

試験中のレーザー赤外線画像センサー（LIRIS）は、将来の宇宙船が軌道上のデブリや火星サンプルカプセルなどの「非協力的」なターゲットにドッキングしたり着陸したりできるようにするシステムへの第一歩です。

将来のミッションでは、赤外線カメラとライダーセンサー（光型のレーダー）がターゲットをスキャンし、搭載コンピューターが新しい誘導航法および制御ソフトウェアを使用してデータを処理することになる。

目標から30kmの地点では赤外線カメラが使用され、その後3.5km地点からはライダーがドッキングを可能にする。

画像: ESA/NASA/ロスコスモス-O。アルテミエフ

宇宙を越えて

ESA が宇宙飛行士がロボットを遠隔操作する方法についての感覚を養うのに役立っているのが、この Haptics-1 実験です。

ESAは、岩石サンプルの採取や機器の設置など、惑星の表面や宇宙船の外で繊細な作業を実行するロボットを制御する際にどの程度の力が必要かをより正確に把握したいと考えています。

ESAの宇宙飛行士アンドレアス・モーゲンセンは、国際宇宙ステーション（ISS）での10日間のミッション中に、このフォースフィードバックジョイスティックを使用して、長期間の無重力状態にさらされた場合の人間の運動制御への影響と、軌道上でのフィードバックの感じ方を分析するテストを行う予定です。

画像: ESA-J. ハロッド

欠陥探し

これらの樹脂ディスクには、将来の宇宙ミッションが成功するか失敗するかの手がかりが埋め込まれています。

これらは、計画中の ESA プロジェクトで使用するために検討されているプリント回路基板 (PCB) から採取されたマイクロセクションです。

PCB の欠陥、または部品を取り付けるために使用されるはんだ付け工程の欠陥により、衛星に障害が発生したり、ミッションが完全に失われる可能性もあります。

ESAの材料および電気部品研究所（オランダ、ノールトウェイクのESTEC技術センターに拠点を置く）は、数十万倍のスケールで拡大できる光学顕微鏡や走査型電子顕微鏡などの強力な診断ツールを使用してディスクを検査します。

画像: ESA-Sergi Ferretu00e9 Aymerich Id 329387

宇宙飛行士の目を通して

このヘッドセットにより、ミッションコントロールは宇宙飛行士の肩越しに監視できるようになります。

ここでESAの宇宙飛行士アンドレアス・モーゲンセンが装着しているこのヘッドセットは、ライブビデオをミッションコントロールにストリーミングして、研究、メンテナンス、ロボットアームで宇宙船をつかむなどの任務を負っている国際宇宙ステーションでの宇宙飛行士の多くの作業をミッションコントロールがガイドできるようにすることができる。

画像: ESA-J. ハロッド

視線追跡装置

低重力環境が人間にどのような影響を与えるかについては、まだわかっていないことがたくさんあります。

この視線追跡装置は、「宇宙飛行士は内耳が重力に頼れなくなったときどのように対処するのか」といった疑問に答えるための実験に使用されました。

ヘルメットは、一般消費者向けカメラに搭載されているものと同様の高性能画像処理チップにデータを送信します。

画像: ESA/NASA

新しい構築方法

3D プリンティングは、エンジニアに他の方法では構築できないオブジェクトを作成する方法を提供します。

この地球観測用光学機器の一体型ケースは、接合や溶接を必要とせずに極めて複雑な形状を製造できる例です。特定の物体では、3Dプリントは従来の製造方法よりも原材料とエネルギーの使用量を削減し、工程数も削減できます。

ESAの製品保証・安全部門は、3Dプリントを宇宙ミッションにどのように応用できるかを検討している。

画像: ESA-Anneke Le Floc'h

バズ・オルドリンがロボット工学に取り組む

月面歩行のパイオニア、バズ・オルドリンが遠隔ロボットアームを検査している。このロボットアームは後に、英国のテレビ司会者が450キロ離れたオランダのノールトウェイクにあるESAの技術基地にいる同僚と握手するために使用された。

ESA は、宇宙でのロボットの精密制御、そして最終的には軌道上の宇宙飛行士による惑星上の探査車の操作を可能にする遠隔ロボット力フィードバックの開発に継続的に取り組んでいます。

画像: ESA

レーザーのテスト

オランダにある ESA の光電子工学研究所のベンチ。ここで ESA はミッションで使用するレーザーをテストしている。

ESA は、リモートセンシング、通信、干渉測定など、宇宙における幅広い作業にレーザーを使用しています。

画像:ESA-A. ル・フロック

宇宙の科学

国際宇宙ステーションの一部である ESA の宇宙実験室コロンバスの長時間露光写真。

画像: ESA/NASA