Robot Caltech lắp khung ăng-ten từng đoạn trên quỹ đạo

Để đưa một ăng-ten lớn lên quỹ đạo, cách quen thuộc là chế tạo dưới đất, gấp nó lại cho vừa khoang tên lửa rồi mở ra sau khi phóng. Nhóm Caltech thử một cách khác: đưa thanh, mối nối và màng phản xạ lên trước, để robot ghép dần thành khung trên quỹ đạo. Ngày 5/11/2026, Caltech và DARPA công bố robot ASTRA đã lắp được một phần kết cấu theo cách này. Bài toán mà thử nghiệm giải quyết là lắp được từng đoạn trong không gian; đến thời điểm công bố, nhóm chưa hoàn thành bộ phản xạ đầy đủ.

Thứ được phóng đi là một hộp linh kiện có máy lắp

Trong bản tin của Caltech, ASTRA được mô tả là thiết bị thử phương pháp lắp bộ phản xạ có đường kính thiết kế 1,4 mét. Thiết bị có kích thước khoảng một mét khối, được phóng ngày 30/3/2026 và bay trên tàu Vigoride 7 ở quỹ đạo thấp quanh Trái Đất. Nó mang sẵn hai khoang khung đã lắp, cộng với linh kiện để chế tạo các khoang còn lại. Một khoang ở đây là một đoạn lặp lại của khung, có các thanh chéo để giữ hình dạng.

Điểm khác với cách làm ăng-ten gấp nằm ở kích thước của vật phải nằm trong tên lửa. Khi phóng một kết cấu đã hoàn chỉnh, ngay cả ở trạng thái gấp nó vẫn mang theo hình học, khớp và nhiều phần không thể nén lại tùy ý. Với cách lắp dần, các thanh rời có thể xếp gần nhau; khung chỉ chiếm diện tích lớn sau khi được ghép. Đổi lại, khoang phóng phải chứa robot, bộ cấp linh kiện và thiết bị kiểm tra. Với ăng-ten nhỏ, phương án gấp vẫn có thể đơn giản hơn. Cách lắp từng phần đáng quan tâm khi giới hạn đóng gói bắt đầu chi phối thiết kế.

Robot ghép từng đoạn và đưa khung ra ngoài như thế nào?

Theo DARPA, bộ thao tác của thiết bị di chuyển theo ba trục thẳng. Nó lấy các thanh vật liệu composite và mối nối từ bộ cấp, rồi đưa chúng tới vị trí lắp. Composite là vật liệu kết hợp nhiều thành phần để đạt tính chất mong muốn; trong mẫu này, các ống sợi làm thanh khung, còn các đầu nối bằng nhôm liên kết chúng. Các phần làm việc có vị trí được thiết kế trước, vì thế robot có thể đi theo trình tự lặp lại thay vì phải nhận biết và thao tác trên mọi loại vật thể.

Khi một khoang hoàn thành trên bàn lắp, robot gắn màng phản xạ dạng lưới rồi đẩy khoang ra ngoài, nhường chỗ để ghép khoang tiếp theo. Caltech mô tả màng có lỗ và các phần được căng bằng lò xo. Cách dùng khung để giữ bề mặt quan trọng vì một bộ phản xạ phải giữ được hình dạng cần thiết để hướng tín hiệu. Tăng kích thước khung mà không kiểm soát được độ căng hoặc hình dáng của màng thì chưa đạt mục tiêu của một ăng-ten. Thử nghiệm lần này gắn việc đưa màng ra ngoài với việc lắp khung, thay vì chứng minh riêng rẽ rằng robot có thể nối hai thanh.

Máy lắp tự động vẫn cần đội hỗ trợ dưới đất

Tự động trong thử nghiệm nghĩa là thiết bị thực hiện chuỗi thao tác lắp, không cần phi hành gia cầm từng thanh và ghép bên ngoài tàu. Nó không có nghĩa toàn bộ nhiệm vụ diễn ra mà không cần con người can thiệp. Caltech chuẩn bị một thiết bị dự phòng dưới đất để tái hiện vấn đề, thử cách khắc phục và gửi phương án lên cho thiết bị đang bay. Đó là một phần có ích của thử nghiệm: trong quỹ đạo, nhóm không thể bước đến mở nắp máy hoặc nhấc một thanh lệch ra khỏi khay.

Việc cần làm khi thiết kế phiên bản tiếp theo không chỉ là tăng chiều dài thanh. Nếu một chuỗi cần lặp nhiều lần, mỗi lượt cấp sai vị trí, khóa nối không chặt hoặc căng màng không đều đều có thể chặn phần còn lại. Cảm biến để xác nhận mối nối, cách phát hiện thao tác thất bại và khả năng thử lại có thể quan trọng ngang tốc độ lắp. Thiết bị dự phòng giúp kỹ sư giải quyết vấn đề trong một nhiệm vụ thử; một hệ thống thương mại phải tính cả thời gian chờ hỗ trợ và hậu quả nếu máy không thể tiếp tục.

Đã chứng minh được gì, và phần nào còn thiếu?

Caltech nói cần 11 khoang để hoàn thành bộ khung theo thiết kế. Bản tin ngày 5/11 nhận định khả năng hoàn tất toàn bộ trước khi nhiệm vụ kết thúc vào tháng 12 là thấp. Hai công bố vì vậy có thể đọc cùng nhau: DARPA báo cáo đã lắp được kết cấu tự động trên quỹ đạo; Caltech cho biết kết cấu theo thiết kế đầy đủ vẫn chưa xong. Kết quả đáng chú ý là chuỗi lấy linh kiện, nối khung và triển khai màng đã làm được ngoài không gian. Nó chưa chứng minh chất lượng thu phát của một ăng-ten hoàn chỉnh hay khả năng xây kết cấu dài hàng trăm mét.

Nếu phương pháp được cải thiện, lợi ích lớn có thể nằm ở quyền lựa chọn kích thước sau khi ra khỏi tên lửa. Một nhóm làm ăng-ten, kính thiên văn hoặc giàn pin có thể tính phương án mang linh kiện rồi lắp ở nơi sử dụng, thay vì buộc mọi phần phải mở ra từ một khối gấp sẵn. Để biết phương án đó có đáng dùng, cần so khối lượng và độ tin cậy của cả hệ thống, bao gồm máy lắp. ASTRA đã cung cấp dữ liệu từ điều kiện thật cho phép so sánh ấy tiến thêm một bước.

Nguồn: Caltech — kết quả thử nghiệm ASTRA; DARPA — công bố của chương trình NOM4D.

Ảnh minh họa: vệ tinh chuyển tiếp TDRSS trưng bày tại bảo tàng, ảnh Ryan Somma; không phải thiết bị ASTRA. Trang nguồn; CC BY-SA 2.0. Ảnh dùng nguyên bản.