ROBOTER

Utvikler robot-øyne som kan finne og fjerne skrot i verdensrommet

Over oss svever mye romsøppel. Å fjerne det kan bli et framtidig marked, tror norske forskere. De har utviklet en helt ny type robotsyn som gjør det mulig – og ESA er interessert.

Jostein Thorstensen har godt håp om at Sintefs 3D-kamera blir å finne ute i verdensrommet i overskuelig fremtid. Her er han i lab'en.
Jostein Thorstensen har godt håp om at Sintefs 3D-kamera blir å finne ute i verdensrommet i overskuelig fremtid. Her er han i lab'en. Foto: Werner Juvik/Gemini

Sintef utvikler et nytt 3D-kamera som blir robust og presist nok til å være «øyne» på en rover som kjører rundt på Mars. Men etter at den europeiske romfartsorganisasjonen ESA brøt Mars-samarbeidet med russerne på grunn av krigen i Ukraina, ser Sintef-forskerne mot andre anvendelser nærmere jorda.   

– Mars er fortsatt aktuelt for oss. Men nå ser det litt fjernere ut, og vi vurderer andre muligheter. Service på satellitter og fjerning av romsøppel har seilt opp som et veldig interessant område, sier seniorforsker Jostein Thorstensen ved avdeling for smarte sensorer og mikrosystemer.

Tredimensjonal fotografering

Vi mennesker har to øyne som gir oss stereoskopisk syn. Hvert øye ser litt forskjellig, og det gir oss muligheten til dybdesyn.

Når et objekt er veldig nært, skjeler vi for å fokusere. Det er dette prinsippet forskerne benytter for 3D-video.

To kameraer med en laser på toppen står med litt avstand fra hverandre og lyser med et mønster på det som skal avbildes. Kameraene opererer med en oppløsning på 500 x 500 piksler, og hver piksel måler med en nøyaktighet på 0,2 millimeter. Mønsteret som laseren tegner på objektet, danner en unik kode i pikslene til de to kameraene. Men koden vil ikke ligge eksakt på samme sted i bildet.

Forskyvningen mellom de to kameraene vil gi detaljert informasjon om avstanden til objektet. Med triangulering og avansert databehandling bygges et tredimensjonalt bilde.

Det finnes tusenvis av satellitter, og mange trenger service og reparasjoner for å få forlenget levetiden. Noen har behov for mer drivstoff. I tillegg er romsøppel et sterkt økende problem. Tusenvis av kasserte satellitter kretser rundt jorda. 

 – Vi er allerede i kontakt med store europeiske aktører i romfartsindustrien og ser at teknologien vår vekker interesse. Tidlig i 2023 planlegger vi innledende testing av kameraet i samarbeid med disse aktørene, sier Thorstensen.

Miljøvern også i verdensrommet?

ESA er opptatt av at lovgivning om miljøvern også må gjelde i verdensrommet. 3000-4000 av satellittene som er plassert ut siden 1957, er i dag romsøppel som går i bane rundt jorda. Veksten i antallet satellitter er eksplosiv. Bare Elon Musks selskap SpaceX har siden 2019 sendt ut over 3000 i lav jordbane – og det er bare starten. Musks Starlink-system består av små og enkle satellitter, mens andre kan være store, kompliserte og koste hundrevis av millioner kroner.

Les også

Tåler mye juling

En robot med kamera som skal operere i jordbane, må være robust. Det har Sintefs kameraløsning bevist at det er. Med henblikk på de ekstreme forholdene på Mars ble utstyret utsatt for hardhendt testing. Thorstensens kollega Runar Dahl-Hansen forteller at kameraet måtte tåle kraftig risting, høye og lave temperaturer i vakuum, store doser gammastråling og elektriske felt fem ganger sterkere enn ved et lynnedslag.

Sånn ser det ut, 3D-kameraet som tåler nok til å reise ut i verdensrommet på jobb. Men det skal krympes.
Sånn ser det ut, 3D-kameraet som tåler nok til å reise ut i verdensrommet på jobb. Men det skal krympes. Foto:  Sintef

– Faktisk ble egenskapene til det mikroskopiske speilet forbedret etter eksponering. Stresstesting induserer «gunstige» kjemiske defekter og fordeler disse på en måte som forbedrer ytelsen til det piezoelektriske materialet, sier Dahl-Hansen.

ESA vil ha mer

ESA var så fornøyd med kameraprosjektet at Sintef fikk et oppfølgingsprosjekt for romfartsorganisasjonen. Selv om ferden med den europeiske roveren til Mars ble utsatt på grunn av bruddet med russerne, var det aldri realistisk å ha med et ferdig kamera denne gangen, opplyser Thorstensen.

– Vi er ennå i en relativt tidlig fase. Teknologien er ikke klar for verdensrommet på flere år. Men interessen fra store aktører innen romfart gir jo håp om å se Sintef-teknologi i en framtidig anvendelse i rommet, enten det er på en rover eller på en servicing-satellitt. Helst begge deler, sier han.

Runar Dahl-Hansen i sving på renrommet på MiNaLab.
Runar Dahl-Hansen i sving på renrommet på MiNaLab. Foto: Werner Juvik/Gemini

 – Hva gjør 3-D kameraet utviklet ved Sintef bedre enn andre når satellitter skal fikses?

 – Det er lite, krever lite energi og gir fantastisk detaljerte bilder på kort hold. Vekt, størrelse og energiforbruk er viktig også for en robot i jordbane. Med en vesentlig enklere optikk og mindre komplisert styringselektronikk enn i andre 3D-kameraer vil vår løsning potensielt være mer robust og driftssikker.

Thorstensen mener at et ferdigutviklet 3D-kamera ikke må være større og mer komplekst enn et vanlig fargekamera – og presisjonen må være høy. Robotiserte operasjoner krever millimeternøyaktighet, og da er 3D-bilder en nøkkelteknologi.

Og markedspotensialet?

 – Bruken av 3D-kameraer og behovet for spesialiserte 3D-kameraer øker. For eksempel er områder som industriell robotikk, logistikk, medisin og inspeksjon interessert i sterkt miniatyriserte kameraer med høykvalitets 3D-data, sier Thorstensen.

Artikkelen ble først publisert på Gemini.no

Les også

Kommentarer:

Vi har byttet system for artikkelkommentarer. For å opprette brukerkonto, registrerer du deg med BankID.