Nytt experiment kan leda till säkrare arbete i rymden
Att arbeta som astronaut utanför en rymdstation är förenat med stora risker. Astronauters tid är också begränsad och dyrbar. Vid flera tillfällen har astronauter varit nära livshotande situationer. En känd allvarlig händelse är när astronauten Luka Parmitanos hjälm började läcka in vatten under en rymdpromenad 2013, något som kunde ha slutat i katastrof. Samtidigt ökar behovet av inspektioner, reparationer och service av rymdinfrastruktur och nu har forskare på KTH visat att rymdrobotar kan utföra detta arbete.
Forskare på rymdrobotiklabbet på KTH har i samarbete med Seoul National University (SNU) genomfört ett lyckat experiment som visar hur en rymdrobot kan teleopereras över mycket långa avstånd, trots både tidsfördröjningar och störningar i kommunikationen. I en demonstration lyckades forskarna styra en robot i Stockholm i realtid från Seoul, över en sträcka på 7000 kilometer. Det möjliggjordes genom ett spin-offföretag från KTH, FleetMQ, en kommunikationsplattform som hanterar realtidsdata mellan distribuerande robotsystem på långa avstånd. Projektet har finansierats av bland annat Stiftelsen för strategisk forskning (SSF) och startade i januari 2025.
– Det är ett viktigt steg mot att använda markbaserade operatörer för komplexa rymduppdrag. I stället för att utsätta astronauter för fara kan robotar skickas ut för att utföra till exempel reparationer, säger Gregorio Marchesini, doktorand vid Institutionen för Reglerteknik på KTH.
Stor utmaning med tidsfördröjningar i kommunikationen
Experimentet genomfördes med ATMOS free-flyer, en öppen och modulär robotplattform utvecklad vid KTH inom WASP- projektet DISCOWER . Roboten, som är utvecklad för att testa styrning och navigering för rymdfarkoster, rör sig friktionsfritt på ett plant golv och efterliknar därmed de odämpade rörelser som upplevs i mikrogravitation. Anläggningen, som byggdes upp för omkring tre år sedan, är idag en av få i sitt slag i världen och unikt eftersom det är publicerat öppet .
– Det är en specialiserad forskningsinfrastruktur som är unik och samarbetet med Seoul National University är väldigt värdefullt, säger Elias Krantz, doktorand i flyg- och rymdteknik på KTH.
En av de största utmaningarna med att teleoperera robotar i rymden är tidsfördröjningar i kommunikationen. Signaler mellan jorden och rymden kan påverkas av både avstånd, nätverksbelastning och tillfälliga avbrott. Det innebär att kommandon från en mänsklig operatör inte alltid når roboten direkt, och att återkopplingen från roboten kan bli försenad. Arbetet som forskarna har gjort kommer att presenteras vid den kommande 23:e kongressen för Internationella federationen för automatiseringsteknik (IFAC) i Sydkorea.
I demonstrationen utvecklade forskarna en styrstrategi med hänsyn till dessa osäkerheter. Roboten förutser hur situationen kan utvecklas och anpassar sitt beteende för att fungera stabilt även när kommunikationen hackar.
– Vi visar att det går att testa sådana här scenarier med riktig hårdvara, inte bara genom simulering, vilket är avgörande för att faktiskt förstå vad som fungerar i praktiken, säger Gregorio Marchesini.
Finns ett behov av teleoperation
De tillämpningar som forskarna ser framför sig är många: transport av materiel och inspektion av strukturer på rymdstationer, reparationer och underhåll och, i förlängningen, helt nya typer av servicerobotar i omloppsbana.
– Behovet av teleoperation är tydligt. Många uppgifter måste utföras flera gånger, och varje rymdpromenad innebär stora risker. Med robotar kan vi öka säkerheten drastiskt, säger Gregorio Marchesini.
Forskarna betonar att experimentet inte är ett slutmål, utan början på en bredare forskningslinje. Nästa steg handlar bland annat om att minska behovet av kontinuerlig kommunikation och göra systemen ännu mer robusta mot störningar, och möjliggöra samordning mellan flera robotar för komplexa uppdrag.
– Vår vision är att skapa tillförlitliga metoder för att testa och validera rymdrobotik här på jorden. Det är så vi banar väg för säkrare, mer hållbara och mer kostnadseffektiva rymdmissioner i framtiden, säger Mani Dhullipalla, postdoktor vid Institutionen för Reglerteknik på KTH.
Text: Emelie Smedslund ( emeliesm@kth.se )