Robot được điều khiển từ quỹ đạo

Mocup là một chú robot bé xíu, có thể điều khiển từ xa, được chế tạo từ một bộ đồ chơi xếp hình Lego Mindstorms, với bộ não là một máy tính Beagleboard, và mắt là một chiếc webcam. Nghe thì có vẻ bình thường và đơn giản, nhưng trong thực tế Mocup được điều khiển từ ngoài không gian vũ trụ.

Chiếc robot có kích cỡ bằng con mèo này có thể di chuyển, tránh chướng ngại vật, và truyền tín hiệu video. Đây hầu như là một thử nghiệm cho công nghệ viễn thông sẽ giúp cho các nhà du hành vũ trụ ngoài quỹ đạo và các robot trên bề mặt một hành tinh nào đó có thể phối hợp ăn ý với nhau. Hôm 23 tháng 10 vừa qua, nhà du hành Sunita Williams đã gửi những mệnh lệnh từ Trạm Không gian Quốc tế cho Mocup đang ở Đức, yêu cầu nó đi vòng qua một chướng ngại vật. Thử nghiệm này có vẻ tầm thường, nhưng Mocup chính là bước khởi đầu cho cách thức mà con người sẽ khám phá vũ trụ trong tương lai.

Với đa số mọi người, thám hiểm nghĩa là con người phải đi những hành trình dài – như chuyến đi của thuyền trưởng James Cook khám phá các hòn đảo trên Thái Bình Dương, hay khi Robert Peary và Frederick Cook cắm cờ ở Bắc Cực. Những cuộc đổ bộ tàu Apollo trong thập kỷ 1960 và 1970, với lá quốc kỳ và vết chân lịch sử, vẫn còn trong tâm trí mọi người, và chúng ta cứ hình dung rằng đây sẽ cách con người tiếp tục khám phá các hành tinh trong tương lai.

“Chúng ta hình dung nhà thám hiểm là một Columbus, Magellan, hay Lewis hoặc Clark”, nhận xét từ nhà du hành vũ trụ Dan Lester từ Đại học Texas, Austin. “Nhưng có nhất thiết cứ phải như vậy hay không? Tôi nghĩ là không. Những nhà thám hiểm đó thiếu các thiết bị công nghệ như chúng ta ngày nay, nếu không thì họ đã làm theo cách hoàn toàn khác.”
Hiện đang có những đồn đoán rằng NASA sẽ sớm công bố các kế hoạch gửi con người trở lại Mặt trăng, và sau đó là tới các tiểu hành tinh hay sao Hỏa. Người ta hình dung ra hình ảnh những trạm đồn trú tại Mặt trăng, hay hình ảnh nhà du hành bước chân trên sao Hỏa. Nhưng thực tế nhiều khả năng sẽ hoàn toàn khác.

Với công nghệ máy tính và thông tin liên lạc ngày càng phát triển, các nhà du hành có thể lơ lửng trong một trạm không gian ngoài quỹ đạo của Mặt trăng hoặc sao Hỏa và chỉ huy robot bằng bộ điều khiển từ xa. Những robot này có thể chạy, bay, khoan, đào, múc, và thu thập vật liệu nhanh hơn, chính xác hơn những thiết bị hiện có ở Trái đất. Bộ não của con người kết hợp với thế mạnh của những robot này – những camera và dụng cụ tân tiến – có thể tiến hành thám hiểm hàng tháng trời, tránh cho cơ thể người phải tiếp xúc với những bệnh tật, hiểm nguy trên hành tinh lạ, ví dụ như sao Kim.

“Tôi không muốn thay thế con người trong không gian bằng robot”, chuyên gia Geoffrey Landis của NASA nói. Ông là người tham gia vào các dự án khám phá bằng những cỗ xe tự hành Spirit và Opportunity. “Nhưng tôi nghĩ đây là cách khởi đầu tốt. Bởi vì robot đang ngày càng được hoàn thiện, trong khi cơ thể con người tiến hóa rất chậm.” 

Trong tương lai, con người sẽ để cho tâm trí của mình được gián tiếp khám phá các hành tinh thông qua máy móc, trong khi cơ thể nằm rất xa ở bên trên.

Năm 2004, Tổng thống Bush khởi động chương trình Constellation, dự định sẽ chế tạo những tàu vũ trụ rất lớn nhằm đưa hàng tấn thiết bị dự kiến sẽ được đưa lên Mặt trăng xây dựng trạm đồn trú lâu dài, và phục vụ cho những nhiệm vụ thám hiểm sao Hỏa sau này. Nhưng chi phí của chương trình vô cùng lớn, và chính quyền Tổng thống Obama đã hủy chương trình này vào năm 2010, quyết định rằng NASA cần tránh những nhiệm vụ nguy hiểm liên quan tới đưa người xuống các hành tinh, mà thay vào đó là những nhiệm vụ chỉ cần đến người chỉ huy trong tình trạng không trọng lực ở ngoài không gian.

Tuy nhiên, những tiền đề của chương trình Constellation vẫn còn đó. Quốc hội Mỹ ủng hộ việc hủy bỏ kế hoạch đưa người lên Mặt trăng và sao Hỏa, nhưng quyết định vẫn tiếp tục chế tạo nhiều cấu phần của dự án tàu vũ trụ loại mới. Hệ thống phóng tàu vào không gian mới dự kiến sẽ sẵn sàng đưa người lên không gian vào năm 2019, sẽ là loại tên lửa mạnh chưa từng có, có khả năng đưa các nhà du hành đi xa hơn cả những quỹ đạo tầm thấp quanh Trái đất.

Điều này đặt ra câu hỏi cho NASA: “Tiếp theo sẽ làm gì?”, nhà du hành Jack Burns của Đại học Colorado đặt vấn đề. Trong vòng một thập kỷ tới, NASA có thể đưa người tới gần Mặt trăng, trong khi họ lại không có đủ tiền để đưa người đổ bộ xuống.”

Kinh phí thám hiểm vũ trụ là có hạn, NASA dự kiến sẽ không nhận được nhiều hơn 17,7 tỷ USD mỗi năm trong vòng 5 năm tới. Điều này khiến việc đưa người đổ bộ xuống Mặt trăng không khả thi. Burns là một trong những người thuộc thế hệ các nhà khoa học và chuyên gia mới, đang xây dựng lại các kế hoạch thám hiểm không gian. Ông giúp điều hành mạng lưới LUNAR, chuyên giám sát các nhiệm vụ trong đó con người điều khiển các robot từ xa để thám hiểm phần khuất trên bề mặt của Mặt trăng.

Trong dự án này, NASA sẽ dùng những tên lửa đẩy loại lớn để đưa các nhà du hành tới điểm Lagrange 2 (L2), nơi lực hút từ Mặt trăng và Trái đất cân bằng nhau, cho phép con tàu có thể đứng im mà không hao tổn nhiên liệu. Tại đây, một nhóm phi hành gia sẽ lơ lửng trong không gian trong khi vẫn liên tục duy trì liên lạc với Trái đất. Họ ở cách bề mặt khuất của Mặt trăng 40 nghìn dặm (hơn 63 nghìn km), nơi hoàn toàn chưa được khám phá qua các nhiệm vụ từ thời Apollo. Có thể trong thập kỷ tới, sẽ có 3 nhà du hành tới được điểm L2 trên tàu vũ trụ Orion của NASA. Cơ sở của họ tại đây có thể được chế lại từ những cấu phần còn lại của trạm vũ trụ ISS theo kế hoạch của NASA.

Từ không gian, các nhà du hành sẽ gửi xuống bề mặt Mặt trăng những cỗ xe tự hành và robot, và chỉ huy chúng thám hiểm những vùng địa chất thú vị, ví dụ như Lòng chảo Aitken Cực Nam. Là một trong những lòng chảo lớn nhất trong hệ Mặt trời, Aitken sẽ cung cấp cho con người những thông tin giá trị về các tiểu hành tinh mà Trái đất từng va đập trong thời kỳ cổ sơ nhất. Một người điều khiển từ xa sẽ lái chiếc xe tự hành đi vòng quanh, thu thập những mẩu đá 4 tỷ tuổi thọ, tương ứng với thời gian khi tế bào sống đầu tiên xuất hiện trên Trái đất. Nếu người ta có thể đưa được những viên đá đó về một phòng thí nghiệm, các nhà khoa học có thể sẽ tìm hiểu được ngọn ngành câu chuyện về nguồn gốc sự sống từ các thiên thể bên ngoài.

Một dự án khác mà các nhà nghiên cứu đang thai nghén là dùng một robot được điều khiển từ xa để trải tấm nhựa mỏng dài 11 m chứa đầy những ăng ten kim loại. Thiết bị này sẽ đóng vai trò là một ăng ten radio khổng lồ, thu được những tín hiệu từ các vì sao và thiên hà cổ xưa nhất. Các nhà khoa học hiện nay có rất ít thông tin về thời kỳ sơ khai của vũ trụ trong vòng một tỷ năm sau vụ nổ Big Bang. Trong khi các tín hiệu radio của Trái đất bị tạo nhiễm quá nhiều những âm thanh từ cuộc sống thường nhật, thì vùng khuất của Mặt trăng lại là nơi hoàn toàn lý tưởng để thu được những tín hiệu sạch giúp kể lại câu chuyện xa xưa về lịch sử vũ trụ.

Hè năm 2013, NASA sẽ bắt đầu thử nghiệm điều khiển robot từ xa tại học viện Ames ở Mountain View, California. Các nhà du hành trên trạm vũ trụ ISS sẽ thử điều khiển con robot có tên gọi K-10 khi nó di chuyển trên Trái đất, và thử triển khai một cuộn ăng ten.
“Tương lai sẽ là nơi các nhà du hành chỉ huy các đội robot”, Burns nói. “Đó sẽ là những người tiên phong cho một cách thức thám hiểm vũ trụ và các hành tinh”.1

Theo Wired Science:
http://www.wired.com/wiredscience/2012/11/telerobotic-exploration/

Tìm địa điểm Trường
Gọi trực tiếp
Chat Facebook
Chat Zalo

[flipbook id="1"]