Робот ASTRA впервые собрал конструкцию в космосе: начало новой эры орбитального строительства

Учёные Калифорнийского технологического института (Caltech) впервые продемонстрировали роботизированную сборку конструкции непосредственно на орбите. Аппарат ASTRA соединил отдельные элементы каркаса будущей космической антенны без участия астронавтов.

Эксперимент стал важным шагом к созданию космической инфраструктуры, которая будет собираться непосредственно на орбите. Сегодня размеры спутников, телескопов и антенн во многом ограничены диаметром обтекателя ракеты. Инженерам приходится создавать сложные складные конструкции, которые раскрываются уже после запуска. ASTRA предлагает другой подход: доставлять в космос компактный набор деталей и собирать из них сооружения практически любого необходимого масштаба.

30 марта 2026 года ASTRA отправился в космос с базы Ванденберг в Калифорнии. Аппарат был одним из десяти полезных грузов, размещённых на орбитальной платформе Vigoride 7 компании Momentus. Саму платформу доставила на орбиту ракета SpaceX в рамках миссии Transporter 16.

Роботизированная установка занимала объём около одного кубического метра. Внутри находились манипулятор, два заранее собранных сегмента каркаса, моторизованные устройства подачи материалов и запас деталей для дальнейшего строительства. Конструкция должна была выдержать вибрации и перегрузки при запуске, а затем развернуться в условиях микрогравитации.

После выхода на орбиту инженеры дистанционно освободили механизмы от транспортировочных фиксаторов, выдвинули два готовых сегмента и приступили к сборке третьего. Именно этот этап стал главным достижением миссии: робот впервые сформировал новый элемент космической конструкции из отдельных компонентов уже за пределами Земли.

В основе ASTRA лежит портальная роботизированная система, способная перемещать манипулятор по трём взаимно перпендикулярным осям. Такой механизм напоминает промышленный станок или трёхмерный принтер, только вместо нанесения материала робот захватывает готовые детали, перемещает их и соединяет в пространственный каркас.

Для строительства используются лёгкие трубки из композитного волокна и алюминиевые соединители. Компоненты хранятся в специальных моторизованных диспенсерах, откуда манипулятор последовательно извлекает их и устанавливает в нужное положение. После сборки очередной секции система может выдвинуть готовую часть конструкции наружу, освобождая рабочее пространство для следующего этапа.

Проект также предусматривает установку тонкой отражающей поверхности из перфорированной плёнки Kapton. Она формирует две натянутые сетчатые поверхности, которые удерживаются в необходимой геометрии благодаря системе пружин. Такой подход позволяет создавать большие отражатели с меньшей массой по сравнению с некоторыми традиционными конструкциями из металлической сетки.

Полностью собранная антенна должна была иметь диаметр около 1,4 метра и состоять из одиннадцати повторяющихся сегментов. Однако в ходе орбитального эксперимента команда успела собрать только третий сегмент. Завершить всю конструкцию до окончания миссии, запланированного на декабрь, исследователи, по их собственной оценке, уже вряд ли смогут.

Хотя эксперимент описывается как автономная роботизированная сборка, ASTRA не действовал полностью независимо от операторов. Инженеры на Земле отправляли команды, контролировали выполнение операций и анализировали изображения, полученные с бортовых камер. На аппарате установлено одиннадцать камер, позволяющих наблюдать за состоянием механизмов и процессом строительства.

Управление осложнялось ограниченной связью. У команды было всего семь или восемь сеансов связи в сутки продолжительностью примерно по пятнадцать минут. Поэтому каждую последовательность действий приходилось тщательно планировать, а обнаруженные проблемы устранять между сеансами.

Для этого исследователи создали на Земле второй экземпляр ASTRA. Когда на орбите возникала неисправность или непредвиденная ситуация, инженеры воспроизводили её на лабораторной установке, испытывали возможные решения и только после этого отправляли новые команды космическому роботу.

Таким образом, главная инновация заключается не в полном исключении человека из процесса, а в возможности выполнять механическую сборку на орбите без присутствия астронавтов. В дальнейшем подобные системы смогут становиться всё более самостоятельными, особенно если их оснастить алгоритмами компьютерного зрения, планирования движений и автоматического обнаружения ошибок.

Современные космические аппараты ограничены возможностями ракет. Даже самые мощные носители имеют конечный объём грузового отсека, поэтому крупные телескопы, антенны и солнечные панели приходится складывать перед запуском.

Хороший пример представляет космический телескоп James Webb. Его главное зеркало диаметром 6,5 метра состоит из отдельных сегментов, а огромный солнцезащитный экран пришлось сложить в компактную конструкцию, которая затем раскрывалась в космосе в ходе сложной последовательности операций.

Для будущих обсерваторий с зеркалами диаметром десятки или сотни метров подобный подход становится чрезвычайно сложным. Увеличиваются масса механизмов раскрытия, требования к надёжности и риск отказа отдельных компонентов.

Роботизированная сборка позволяет изменить сам принцип проектирования. Вместо создания единого аппарата, который должен поместиться внутри ракеты, можно доставлять стандартизированные детали и соединять их уже на орбите. В перспективе это позволит строить конструкции, значительно превышающие размеры любого существующего грузового отсека.

ASTRA создавался в рамках программы DARPA NOM4D, название которой расшифровывается как Novel Orbital and Moon Manufacturing, Materials, and Mass efficient Design. Её цель заключается в разработке технологий производства и сборки чрезвычайно крупных конструкций в космосе.

Руководитель программы Эндрю Детор объяснил, что под крупными сооружениями подразумеваются объекты размером в сотни метров и даже километры. Сегодня человечество не располагает практическими технологиями для создания подобных конструкций на орбите.

Одно из наиболее очевидных применений связано с космическими телескопами. Чем больше зеркало или отражающая поверхность, тем больше света или радиосигналов способна собирать система. Огромные орбитальные обсерватории могли бы позволить астрономам исследовать более далёкие объекты и получать изображения с принципиально новым разрешением.

Другим направлением станут спутниковые системы связи. Крупные антенны могут обеспечивать высокую чувствительность и направленность сигнала, что особенно важно для связи с удалёнными космическими аппаратами и организации новых коммуникационных сетей.

Наконец, подобные технологии потенциально пригодятся для строительства орбитальных солнечных электростанций. Такие системы предполагают размещение больших массивов солнечных панелей в космосе с последующей передачей энергии на Землю. Пока это направление остаётся экспериментальным, но возможность собирать конструкции непосредственно на орбите устраняет одно из его фундаментальных ограничений.

Команда под руководством профессора Caltech Серджио Пеллегрино рассматривает миссию как подтверждение работоспособности концепции, а не как завершённую технологию. Несмотря на то что полную антенну собрать не удалось, исследователи получили практический опыт, который невозможно воспроизвести исключительно в лабораторных условиях.

Особую ценность представляют данные о поведении механизмов в космосе, взаимодействии отдельных компонентов и возникающих неисправностях. Именно такие эксперименты позволяют перейти от компьютерных моделей и наземных испытаний к созданию надёжных орбитальных производственных систем.

В будущем подобные роботы могут стать основой для строительства больших научных обсерваторий, коммуникационных платформ, солнечных электростанций и другой инфраструктуры. При этом речь идёт не обязательно о человекоподобных машинах. Для большинства строительных операций специализированные манипуляторы и автоматизированные сборочные платформы могут оказаться эффективнее универсальных гуманоидных роботов.

Если вам близка тема AI, технологий и будущего - добро пожаловать в мой канал обсудить и поделиться апдейтами.