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Universitarios del MIT en un ensayo en vuelo de un robot prototipo en vuelo de gravedad reducida a bordo de un avión KC-135 de la NASA. [Más información]

Junio 1, 2006: Hace seis años, David Miller, profesor de ingeniería del MIT mostró a sus alumnos la película La Guerra de las Galaxias el primer día de clases. Hay una escena en particular que a Miller le gusta, aquella en la que Luke Skywalker se entrena con un robot de batalla flotante. Miller se levantó e indicó: “Quiero que me construyan algunos de esos”.

Y así lo hicieron. Con el apoyo del Departamento de Defensa y la NASA, los universitarios de Miller construyeron cinco robots funcionales. Y ahora uno de ellos está a bordo de la Estación Espacial Internacional (EEI).

“Parece un robot de batalla”, sonríe Miller. Es en realidad un minúsculo satélite – el primero de tres que la NASA planea enviar a la EEI. Juntos navegarán por los corredores de la estación espacial aprendiendo cómo volar en formación.

Los satélites minúsculos son la nueva idea en la exploración espacial: En lugar de enviar un gran y pesado satélite para hacer el trabajo, ¿por qué no lanzar varios pequeños? Pueden orbitar la Tierra en tándem, cada uno haciendo su propia pequeña parte en el conjunto de la misión. Si una llamarada solar se carga un satélite – no hay problema. El resto puede cerrar filas y seguir adelante. Los costos de lanzamiento se reducen también, ya que satélites diminutos pueden hacer auto-stop dentro de cargas mayores llegando al espacio casi gratuitamente.

Pero hay un problema: Volar en formación es más complicado de lo que parece. Pida a una multitud de personas que se coloquen en línea en una sola fila, y podrán entenderlo y hacerlo con bastante facilidad. Lograr que un grupo de satélites orbitadores hagan lo mismo, resulta extremadamente difícil.

“Suponga que tiene un cúmulo de satélites en órbita”, comenta Miller, “y uno o dos de ellos pierden su lugar”. Puede que una llamarada confunda temporalmente sus ordenadores de navegación, o un disparo de propulsor no funcione como se esperaba. Todo el grupo se encuentra fuera de servicio. Corregir el problema requiere un complejo conjunto de ajustes tridimensionales, coordinados entre todos los satélites – quizá docenas o cientos de ellos. “Hemos tenido que reducir esto a instrucciones concretas, paso a paso, que el ordenador pueda entender”, comenta Miller.

Y esto nos lleva de regreso a la EEI:

El desafío de Miller a sus universitarios de la clase de ingeniería allá por 1999 fue diseñar un pequeño robot más o menos esférico que pudiera flotar a bordo de la EEI y maniobrar usando propulsores de dióxido de carbono (CO₂) comprimido. El proyecto, llamado SPHERES – Esferas - (Synchronized Position Hold Engage Re-orient Experimental Satellite o Satélite Experimental de Posición, Estabilidad y Acción Sincronizada), serviría como banco de pruebas para probar software experimental para controlar los cúmulos de satélites. Las esferas robóticas proveen una plataforma genérica consistente en sensores, propulsores, comunicaciones y un microprocesador; los científicos que trabajen ideando nuevo software pueden cargar el programa en la plataforma para ver que tal funcionan esas ideas. Es una manera rápida y relativamente barata de probar nuevas teorías en diseño de software.

Un modelo CAD de un satélite SPHERES. [Más información]

Posibles aplicaciones incluyen el retorno de la NASA a la Luna (Visión para la Exploración Espacial). Una manera de construir una nave lunar es ensamblarla pieza a pieza en órbita terrestre. “El software diseñado para controlar pequeños satélites también puede ser usado para maniobrar piezas de la nave espacial simultáneamente”, afirma Miller.

La primer SPHERE llegó a la EEI en Abril dentro de un cohete Progreso de suministros. (Recuerde, satélites diminutos son buenos autostopistas). Finalmente dos SPHERES más se le sumarán; uno a finales de año cuando la lanzadera espacial Discovery (STS-121) vuelva a la estación, y otro será llevado a la órbita en una futura misión de la lanzadera.

¿Como distinguirán los astronautas las tres SPHERE? “Tienen un código de color”, explica Miller. La que está a bordo ahora es roja; la segunda será azul y la tercera amarilla.

“Red” (roja) ya está activa. “Le hemos ordenado hacer una variedad de maniobras – bucles y giros, por ejemplo. Y hemos probado la habilidad del robot para resolver problemas”. Los astronautas intentaron engañar a Red pegando uno de sus propulsores en “encendido”. El robot diagnosticó el error, apagó el propulsor y volvió a mantenerse en su sitio.

“No está mal para un pequeño robot”, dice Miller. “Estoy impaciente por ver lo que pueden hacer los tres”.

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Autores: Dr. Tony Phillips y Patrick L. Barry