home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Space & Astronomy / Space and Astronomy (October 1993).iso / pc / text / station / stfjun92.nws < prev    next >
Text File  |  1992-09-09  |  31KB  |  578 lines

  1. "6_10_8_21.TXT" (30411 bytes) was created on 06-09-92
  2. STATION BREAK -- VOL. 4 NO. 6 JUNE 1992
  3.  
  4. HOUSE DEFEATS MEASURE TO KILL STATION FUNDING
  5.  
  6.         The House voted 254-159 last month to defeat an amendment that
  7. would have killed Space Station Freedom's fiscal year 1993 budget of
  8. $2.25 billion.
  9.  
  10.         The full House vote came after Rep. Tim Roemer, D-Ind.,
  11. introduced an amendment to nix funding for Freedom from the overall
  12. NASA 1993 budget.  Explaining his reason for introducing the
  13. amendment, Roemer said he thinks the $2.25 billion would be more
  14. wisely spent by adding $1.1 billion of those funds back into other
  15. NASA programs and putting the remainder toward reducing the deficit.
  16.  
  17.         The majority of representatives, however, voted to support the
  18. Freedom program and against the Roemer amendment.
  19.  
  20.         Rep.  George Brown, D-Calif., said, "The gentleman from
  21. Indiana made some statement about the fact that later, in better
  22. times, we might come back and rebuild [the space station].  We might,
  23. but I can assure him that there will already be other space stations
  24. up there, and there will not be much impetus for the United States to
  25. put one up because Japan and Europe, either separately or together,
  26. along with the Russians, and perhaps other nations, will have their
  27. own space stations up there.  The United States will forever have lost
  28. the image of being a world leader in space."
  29.  
  30.         Besides citing the loss of American leadership in space, Brown
  31. and Rep. Jim Sensenbrenner, R-Wis., said the United States must abide
  32. by its agreements with the station's international partners -- Japan,
  33. the European Space Agency and Canada. The European Space Agency
  34. already has spent $1.5 billion of its $4.5 billion commitment, for
  35. example.
  36.  
  37.         "This amendment breaks the word of the United States of
  38. America to the international partners who have committed literally
  39. billions of dollars to fund their share of the international Space
  40. Station Freedom. If we unilaterally pull the rug out from underneath
  41. the space station, their billions of dollars of investment, based upon
  42. their faith in America keeping its word, will go down the drain,"
  43. Sensenbrenner said.
  44.  
  45.         "This is the fourth vote in the House on Space Station
  46. Freedom. I hope it is the last one, because if we make a decision, we
  47. ought to stick by that decision and go ahead," he added.
  48.  
  49.         Defending the scope of the space station's influence over
  50. technology advancement, Rep. Marilyn Lloyd, D-Tenn., said, "Space
  51. Station Freedom should be understood as a contributor to our economic
  52. future and our technology base.  Incorporating the most advanced
  53. technologies and materials is the key to future stability of our
  54. economy.
  55.  
  56.         "The experimental platforms on Space Station Freedom provide
  57. the type of environment that is conducive to researching and producing
  58. materials that will advance our industrial base into the 21st
  59. century," she said.
  60.  
  61.         "Our space program is yielding a nine-to-one return on our
  62. investment."
  63.  
  64.  
  65. GOLDIN TOUTS STATION'S PURPOSE BEFORE HOUSE VOTE
  66.  
  67. Editor's Note: This is an excerpt from NASA Administrator Daniel S.
  68. Goldin's speech to the American Institute for Aeronautics conference
  69. on April 28 in Washington, D.C.
  70.  
  71.         Our work on Space Station Freedom with Europe, Canada and
  72. Japan will open up a whole new world of cooperation.  We can do more
  73. together with a shared vision than is possible acting alone.  I soon
  74. intend to reach out to visit our partners in this great adventure and
  75. start a dialogue on how we can explore Earth, the solar system and the
  76. universe together.
  77.  
  78.         When we plan what NASA will do year-to-year, we need to
  79. consider where we want to be, not next year, but in 50 years, 100
  80. years -- yes, even 500 years.  I don't know about you, but in 500
  81. years, I want one of my successors to be able to turn over the keys of
  82. a spacecraft to a Captain Kirk or Picard to go find out if anything is
  83. orbiting Alpha Centauri.
  84.  
  85.         To those who say Apollo was a one-shot deal, never to be
  86. repeated, that we've got problems to solve here on Earth, I say: Right
  87. now we risk making the same mistake as the Chinese emperors over 500
  88. years ago.  Some of you might know this story.  Consumed by other
  89. priorities at home, they banned further exploration of Africa, made
  90. leaving the country a capital offense, and burned their fleet to
  91. ensure such "wasteful" exploring would never happen again.  Instead of
  92. spreading its culture and influence, China turned inward, leaving the
  93. exploration of Africa and the Americas to Columbus and other
  94. Europeans. All this is my way of saying: we cannot pretend the
  95. decisions we make today don't have historic consequences for the
  96. future.
  97.  
  98.         July 20, 1989 was a historic day.  For on that 20th
  99. anniversary of humanity's greatest accomplishment, President Bush
  100. said, "The Apollo astronauts left more than footprints on the moon;
  101. they left some unfinished business.  America's ultimate goal was not
  102. to go there and go back, but to go there and go on." For the first
  103. time in decades, we are fortunate to have a president and vice
  104. president who personally support a vigorous space program . . .
  105.  
  106.         The primary purpose of Space Station Freedom is to be the
  107. premier outpost in humankind's efforts to learn how to live and work
  108. in space.  The time our astronauts have spent in space is but a blink
  109. of an eye -- a tiny fraction of what we'll need to know to start a
  110. permanent presence off good old terra firma.  How will the body take
  111. the stress of zero-G?  Prolonged hazardous radiation?  Long stretches
  112. of isolation in cramped quarters?  How do we assemble hardware?  Dock
  113. and rendezvous?  And what about how dexterity will be affected after
  114. long periods of zero- or partial-G?  Will astronauts have the strength
  115. and agility to respond in life-threatening situations when a rescue is
  116. required?  All this must be learned before we can ever go back to the
  117. moon and go on to Mars. And the only place to learn is a space
  118. station.
  119.  
  120.  
  121. ASTRONAUTS WOW THE WORLD WITH SPACE WALKS
  122.  
  123.         NASA's Space Shuttle Endeavour crew captured the imaginations
  124. of millions worldwide during last month's unprecedented mission of
  125. firsts.
  126.  
  127.         This mission "brought the magic back to our space program,"
  128. said NASA Administrator Daniel Goldin. "It represented the best in us
  129. all."
  130.  
  131.         It was Endeavour's maiden flight, the first time four space
  132. walks were performed on a single Shuttle mission, the first time three
  133. astronauts squeezed into a two-person airlock and then worked together
  134. to save a commercial satellite, and the largest (volume- wise)
  135. assembled fixture ever built in space.
  136.  
  137.         Not only did the successful capture, repair and then
  138. deployment of Intelsat's crippled 4 1/2 ton satellite mark a number of
  139. firsts, but the Space Station Freedom- related space walks will yield
  140. priceless space-based construction information, said Mike Hawes,
  141. manager, Utilization and Operations Office, at the Space Station
  142. Freedom Program Office in Reston, Va.
  143.  
  144.         One of the key elements of the evaluations was to quantify the
  145. logistics, workload and timing of specific assembly sequences.  The
  146. demonstrations were slower than expected based on underwater training,
  147. pointing to a need for the evaluation of assembly concepts in orbit
  148. before Freedom construction begins, Hawes said.
  149.  
  150.         Known as the Assembly of Station by Extravehicular Activity
  151. Methods (ASEM), this 7 hour and 45-minute space walk, performed by
  152. mission specialists Kathy Thornton and Tom Akers, and the analysis
  153. following, will evaluate assembly and mass handling techniques
  154. proposed for space station assembly.  The ASEM portion of this mission
  155. was shortened by a day because of the unexpected difficulty with
  156. capturing Intelsat. The ASEM hardware was designed and developed by
  157. McDonnell Douglas Space Station Division for NASA's Johnson Space
  158. Center in Houston.
  159.  
  160.         Thornton and Akers began their mission by completing
  161. construction of the ASEM truss, which was partially built the day
  162. before to support the Intelsat capture.  The pyramid-style truss was
  163. built to emulate the station's pre-integrated hexagon-shaped truss.
  164. The two astronauts attempted to dock the simulated truss section to a
  165. pallet on the end of Endeavour's robot arm.  This simulated the
  166. installation of crew module nodes to Freedom's truss structure.
  167.  
  168.         The crew also demonstrated one of the candidates for the space
  169. walker self- rescue equipment, known as the crew propulsive device.
  170. "Watching it on television, it seemed to go well.  Tom Akers was able
  171. to translate himself and move around well," Hawes said.
  172.  
  173.         Lessons learned from these flight demonstrations, which were
  174. recorded on film and video tape, will help station engineers
  175. choreograph the best assembly techniques for Freedom. Engineers will
  176. scrutinize the film, collect feedback from the crew, as well as other
  177. data and then make specific recommendations from there, Hawes said.
  178.  
  179.         Besides the ASEM activities, which will teach designers a
  180. great deal, the Intelsat- capture and repair has provided a wealth of
  181. information, Hawes said. "We've learned so much about mass handling
  182. and the other Intelsat-related trials and tribulations that we'll be
  183. able to better prepare for, and hopefully avoid, these type problems,"
  184. he said.
  185.  
  186.         During an interview on a Sunday morning talk show, Capt.
  187. Daniel Brandenstein, Endeavour's commander, said, "There are things we
  188. learned on this mission that we're going to bring back and wrap into
  189. the [Space Station Freedom] program relating to that environment."
  190.  
  191.         "Some of the big lessons we learned are that you have to move
  192. big masses very slowly and carefully; you have to have good handles on
  193. them so space walkers can get a good grip; you have to have good
  194. positioning for him or her, because you're not very mobile in the
  195. spacesuits, and you have to have good foot restraints so they can
  196. interact with their base, which, in this case, is the Shuttle. These
  197. are the types of things we are looking into."
  198.  
  199.         Brandenstein pointed out that the space station already is
  200. being designed as 'user-friendly'. "Interestingly enough," he said,
  201. "the truss is being designed so we don't have as much busy work, for
  202. lack of a better term.  Engineers are designing a pre- integrated
  203. truss that will make our job much easier."
  204.  
  205.  
  206. SPACE STATION FREEDOM CHIEF SCIENTIST SPEAKS OUT
  207.  
  208. Editor's note: This is a question and answer interview with Space
  209. Station Freedom's new chief scientist, Dr. Robert Phillips.
  210.  
  211. Q: Now that you have been here for a few months, what do you, as chief
  212. scientist, perceive as Space Station Freedom's purpose?
  213.  
  214. A: To me the primary purpose is to conduct science.  In that regard, I
  215. find it difficult to separate science from technology.  Whether the
  216. information comes from NASA's Office of Commercial Programs, the
  217. Office of Space Science and Applications, or the Office of Aeronautics
  218. and Space Technology, there will be a wealth of new knowledge that can
  219. be used by all realms of science and technology.  It's hard to predict
  220. all the many benefits we will derive from research aboard Freedom; I
  221. don't think it's possible to pinpoint specific spinoffs.  However, I
  222. know that all of science and humanity will benefit.  At no time in
  223. history have we had this kind of an opportunity to learn, to study, to
  224. conduct research away from the Earth's surface.
  225.  
  226.                 I see Space Station Freedom as the next logical
  227. platform in the continuing exploration of our solar system.  We need
  228. to learn to live and work for long periods of time, continuously,
  229. before we can move to a lunar outpost and then on to Mars. We can't
  230. gain that kind of information from Space Shuttle flights alone, and
  231. there's not enough data from the Russians for us to come to any
  232. conclusions about how to live and work in space in a productive way.
  233. We have to find out how well we can survive on a long journey, how
  234. much work we can expect from a crew, as well as how they will fare
  235. when they return to Earth.
  236.  
  237. Q: Speaking of a lunar exploration, why doesn't NASA just skip Space
  238. Station Freedom and build a colony on the moon?
  239.  
  240. A: That is always an appealing idea, but to me, a major benefit of
  241. Space Station Freedom is the ability to study the effects that
  242. near-zero gravity has on organisms.  It is fascinating that all
  243. organisms, from prokaryote bacteria which are the very simplest form
  244. of life, through all of the plants and animals that have been studied,
  245. react to the weightless environment.  We have no idea how the apparent
  246. lack of gravity affects their chemical balances, their structure and
  247. behavior.  To more directly answer your question, Freedom and its
  248. centrifuge facility will be able to provide our first experience in
  249. studying the effect of moon-simulated gravity on plants, and animals,
  250. including mammals.  It seems to me that knowledge of chronic effects
  251. of that type will be invaluable to moon colony planners when they
  252. begin to consider placing humans on the moon for long stays in a
  253. colony type situation.
  254.  
  255. Q: What do you see as your role as chief scientist?
  256.  
  257. A: I want to enhance the perception, to the broad
  258. scientific/engineering community and the lay public, that Space
  259. Station Freedom will do good, solid science.  From my point of view,
  260. any science done well will benefit humanity.  It is my firm personal
  261. belief that all good science, no matter what discipline, will benefit
  262. all.
  263.  
  264.                 Although my training is as a life scientist and a
  265. veterinarian, I am, for example enriched by planetary exploration and
  266. astronomical observations.  In turn, those physical scientists will
  267. benefit from what we learn about life processes aboard Freedom. In my
  268. view, that philosophy cuts across the entire spectrum of science,
  269. engineering and technology.
  270.  
  271. Q: Which fields of science will benefit from Space Station Freedom?
  272.  
  273. A: Materials science, life science, as well as the planetary sciences
  274. will benefit from research aboard the space station.  We now have four
  275. external ports for scientists to attach payloads to the station's
  276. truss outside of the pressurized volume.  This will greatly expand our
  277. ability to conduct a variety of experiments related to the low Earth
  278. orbit environment.  Microgravity scientists and life scientists will
  279. benefit because they will have longer periods of time to conduct
  280. experiments.  For example, microgravity scientists will be able to
  281. study protein crystal growth to better understand their structure, and
  282. life scientists will be able to grow plants from seed to seed -- to
  283. study biological development.  On Freedom there will be more power and
  284. more rack space available to researchers than ever before; this will
  285. greatly increase the flexibility and productivity of the station.
  286.  
  287. Q: Is the process of getting a payload aboard Space Station Freedom
  288. too bureaucratic and too cumbersome for non-NASA payload investigators
  289. to use?
  290.  
  291. A: NASA is working hard to facilitate ease of an investigator's
  292. integration into the system and through the process, so that science
  293. will be easy to accomplish.  Since coming on board I have been closely
  294. involved with the Customer Support Team from the Office of Space
  295. Flight. Speed of integration and ease of access is a paramount concern
  296. of this group; we want to make flying an experiment on Freedom a
  297. productive and positive experience.
  298.  
  299. Q: Why are there several science communities fighting Space Station
  300. Freedom funding?
  301.  
  302. A: I think people in those communities don't realize what they will
  303. gain individually and collectively from the kind of science that will
  304. be done on Space Station Freedom. One of my responsibilities as chief
  305. scientist is to act as an information source to the science community
  306. as a whole and particularly to those societies who have a negative
  307. outlook or are operating from an uninformed basis.  We want to educate
  308. and inform them about about our goals and aspirations and how they
  309. will benefit from this new knowledge that will be acquired.  I have
  310. already spoken to several groups and individuals who have concerns.  I
  311. am eager to talk to organizations and societies who have questions
  312. about the space station and its benefits.  I will speak to any group,
  313. society or organization who would like to know more, so that they can
  314. come to an informed decision about potential benefits from the science
  315. and technology that will result from the operation of Space Station
  316. Freedom.
  317.  
  318. Q: Why is the centrifuge facility important to the program?
  319.  
  320. A: The centrifuge, which under the current plan will be delivered on
  321. the next flight after Freedom reaches permanent occupancy, is
  322. essential for life sciences research for a number of reasons.  It will
  323. provide a one-G control but, equally important, it will help us begin
  324. to study fractions of gravity, such as 1/6-G that we find on our moon.
  325. There is no way to duplicate that opportunity here on Earth. We need
  326. to understand how the forces of gravity affect both plant and animal
  327. organisms.  Are there gravity thresholds, or is response to gravity a
  328. continuum?  We already know we have a problem nurturing plants to
  329. maturity in near-zero G gravity, but we don't know what fraction of
  330. gravity will help plants orient their roots to grow down or allow them
  331. to develop seeds.  In space it has been difficult to study plant
  332. development from seed to seed to seed, which is what life scientists
  333. want to do.  You can't do much of that on a 13-day Spacelab flight.
  334. The idea of studying fractions of gravity is important for the
  335. Lunar-Mars mission.  The centrifuge will accommodate habitats for
  336. plants, animals, and have special containers for cell cultures and
  337. developmental biology.  It will be the cornerstone of gravitational
  338. biology research.
  339.  
  340. Q: You've spoken a great deal about life sciences, what about the
  341. other disciplines?
  342.  
  343. A: Although I've talked a lot about life sciences because that is my
  344. background, I am a representative of all the science disciplines for
  345. Space Station Freedom. Materials and microgravity sciences, the
  346. environment of low Earth orbit, observational sciences to the extent
  347. that they can be incorporated, development of new technologies,
  348. commercial applications as well as life sciences are equally important
  349. to the success of the station and our understanding of how to improve
  350. life here on Earth.
  351.  
  352. Q: What must the program do to ensure good science?
  353.  
  354. A: Well, the first thing is to recruit good scientists and to involve
  355. young people.  We need to involve people with vision; people who can
  356. see the unique possibilities of doing research in space.
  357.  
  358.                 I believe, from what I've seen in the microgravity and
  359. life sciences divisions, that we are on the road to developing good
  360. generic equipment that will allow a variety of science opportunities
  361. aboard the station with minimal requirements for the development of
  362. specialized extra equipment.  Certainly some experiment-unique
  363. equipment will be necessary, but the basic facilities will be there.
  364. We are not quite ready to recruit the individual investigators who
  365. will do the first experiments, but that time is rapidly approaching.
  366.  
  367.                 My greatest concern remains crew time and the
  368. availability of the crew to conduct experiments.  For example, on
  369. Spacelab there is usually a payload crew of four working with eight
  370. double user racks.  On Space Station Freedom there will be 44 double
  371. payload racks with a payload crew of two to tend to science research.
  372. There's no way those two crew members can be experts on all the
  373. varying experiments that will fly on the space station to the same
  374. degree that they would be on a Spacelab flight.  Because of this, it
  375. simply will take longer to do some of the experiments, and some of the
  376. experiments will have to be less complex from an operator's
  377. standpoint.  On the flip side however, we will be gaining far more
  378. data than ever before, and we will be keeping more scientists on the
  379. ground busy analyzing that information than ever before.  It just
  380. means that we must learn to modify our approach to designing
  381. equipment, as well as organizing operations and the timeline.
  382.  
  383.  
  384. FREEDOM ON THE RIGHT TRACK FOR SCIENCE
  385.  
  386.         A group of experts representing the Space Station Freedom
  387. science user community recently gave the Freedom program a stamp of
  388. approval.
  389.  
  390.         After many months of studying NASA's plans for accommodating
  391. space science research on Freedom and questioning agency officials
  392. regarding a range of issues and concerns, the Space Station Science
  393. and Applications Advisory Subcommittee (SSSAAS) concluded that the
  394. facility will be well-suited for scientific research.
  395.  
  396.         The SSSAAS, a subcommittee of the NASA Advisory Council's
  397. Space Science and Applications Advisory Committee, devoted many hours
  398. to exploring the suitability of the station's design for scientific
  399. research.  The subcommittee was created five years ago to ensure that
  400. Freedom science users could evaluate and respond to NASA's
  401. requirements for using Freedom, and that NASA would respond to the
  402. science community's space research needs.  In addition, the SSSAAS
  403. coordinates communications between its parent committee and the Space
  404. Station Advisory Committee and maintains an active liaison with the
  405. scientific advisory committees of NASA's international partners
  406. (Canada, Japan and the European Space Agency).
  407.  
  408.         During its February meeting in Sunnyvale, Calif., the SSSAAS
  409. made clear its position that Space Station Freedom provides a unique
  410. and essential environment for the accomplishment of science.  The
  411. Space Station Freedom program is taking positive steps to maintain and
  412. improve the scientific potential of the on-orbit facility, the
  413. committee said.  The SSSAAS recognizes that significant potential
  414. exists in the current space station program for advances in scientific
  415. and technological research, particularly in the materials, fluids,
  416. combustion and life sciences.
  417.  
  418.         In previous discussions, the SSSAAS has identified additional
  419. activities or resources required to correct deficiencies or
  420. incompatibilities in designs or plans.  Space Station Freedom program
  421. officials were attentive to concerns expressed by the SSSAAS.
  422. Presentations and discussions at the latest meeting of the
  423. subcommittee affirmed or clarified Freedom's capabilities to support
  424. productive utilization in a number of areas.  The SSSAAS acknowledged,
  425. for example, that NASA has made progress toward implementing the
  426. capability to monitor and control perturbations in the microgravity
  427. environment that is so critical to science users.
  428.  
  429.         Integration of the centerpiece of on-orbit life sciences
  430. research --- the 2.5 meter centrifuge facility, including its
  431. animal/plant habitat systems and life sciences glovebox --- is now
  432. part of the baseline for the first phase of the space station program.
  433.  
  434.         Plans are being made to monitor and manage natural and induced
  435. contamination in Freedom's external environment.  NASA also made
  436. substantial progress in addressing user requirements for end-to-end
  437. data services.  Finally, the space station program was applauded for
  438. restoring a modest capability to support experiments mounted on the
  439. external truss.
  440.  
  441.         The February meeting marked an important transition for the
  442. space station science subcommittee.  Dr. Charles A. Fuller, professor
  443. of physiology at the University of California, Davis, took over as
  444. chairman of the subcommittee from microgravity scientist Dr. Robert J.
  445. Bayuzick of Vanderbilt University.
  446.  
  447.  
  448. NASA DEVELOPS REVOLUTIONARY ROBOT 'SENSING-SKIN'
  449.  
  450.         A team of robotic engineers at Goddard Space Flight Center in
  451. Maryland have developed a revolutionary proximity sensor.  The new
  452. sensor relies on an electric field to detect objects within a range of
  453. just over one foot.  It can be built to be completely flat (less than
  454. one-tenth of an inch thick) and is extremely rugged.  This simplifies
  455. the application of the sensor to robot arms, spacecraft or payload
  456. surfaces.
  457.  
  458.         Here is a scenario of how it would be used: Sitting in the
  459. cupola, a Space Station Freedom crewmember prepares for a routine
  460. inspection of Freedom's external structure.  The cupola commands a
  461. sweeping view of the port-side truss structure that stretches out to
  462. the solar arrays slowly rotating to keep pace with the sun.  The
  463. crewmember's attention is focused on Freedom's telerobot, the Special
  464. Purpose Dexterous Manipulator, already in position to help inspect the
  465. truss.
  466.  
  467.         To perform the inspection, the crewmember must maneuver a
  468. video camera, held at the end of the dexterous telerobotic
  469. manipulator, in and about the truss section.  The dexterous
  470. manipulator is a series of arm segments and joints, elbows as it were,
  471. that provide the compound motions needed to perform such tasks.
  472. Guiding the telerobot's arm from the cupola is a demanding skill
  473. requiring concentration to avoid bumping surrounding structure and
  474. mechanisms with the robot's elbows and arm segments.
  475.  
  476.         This new sensor technology, however, promises to make the
  477. crewmember's task much easier.  It will enable the crewmember to
  478. quickly and confidently maneuver the robot arm and camera in and out
  479. of tight corners without bumping into surrounding objects.  Avoiding
  480. collisions is an everyday part of life.  People avoid bumping into
  481. others, change lanes on the highway, and duck under low ceilings.
  482. Success at avoiding collisions is directly related to the sensory
  483. input available to people through sight, sound and touch.  Our eyes,
  484. ears and skin are our primary collision-avoidance sensors.  When
  485. people build machines, such as robots, to move about and interact with
  486. their surrounding world, robots also must have the sensors needed to
  487. interact with that world.
  488.  
  489.         Space Station Freedom relies heavily on the use of
  490. telerobotics, that is, robotic devices under the control or
  491. supervision of a human operator.  Robots provide astronauts with
  492. extended reach, magnified strength and, through the use of cameras and
  493. other sensors, a virtual presence at the robot's location.  While the
  494. robot augments the capabilities of the human operator, the operator
  495. provides sensory and high-level decision making capabilities for the
  496. robot.  A major concern for the human operator in any teleoperated
  497. system is the avoidance of collisions between the robot and its
  498. environment.  To prevent collisions, the operator is given as much
  499. information about the work site as possible, including data from other
  500. vision and force sensors.  Neither of these sensory modes can be used
  501. to guarantee safe and collision-free motion.  Visual data, although
  502. essential, is not always able to supply the operator with the right
  503. warning of an impending collision.  This can happen because of awkward
  504. viewing angles, inadequate lighting or obstructed views.  Moreover,
  505. indications from a force sensor serve merely to indicate that
  506. potentially harmful contact has already taken place.
  507.  
  508.         There are other approaches to help robots move about.  For
  509. example, one common method is to develop a mathematical computer model
  510. of the robot and the world around it.  This world model defines the
  511. position and orientation of everything in the relevant environment,
  512. and keeps track of the robot's location and position in that world.
  513. Also, the accuracy with which objects are defined in the mathematical
  514. model is fixed, whether the task being worked on requires coarse or
  515. fine determination of relative positions.  The model does not provide
  516. the operator with more accuracy as the delicacy of a task increases.
  517. A large detailed world model, as is required for Freedom, greatly
  518. increases computational requirements.  Thus, this approach can
  519. significantly slow down telerobotic operations in complex situations.
  520.  
  521.         To address these limitations, the Goddard Space Technology
  522. Division's Robotic Branch developed the new proximity sensor.  This
  523. sensor is the product of an in-house development effort, with support
  524. from the Space Station Level I Engineering Prototype Development
  525. activity.
  526.  
  527.         The sensor uses a unique capacitive reflector (capaciflector)
  528. technique to enable simple electronic elements to detect approaching
  529. objects with unprecedented range, sensitivity and resolution, despite
  530. being mounted against electrically grounded payloads and robot arms.
  531. The approach is an extension of a technique used in instrumentation
  532. systems to eliminate stray capacitance.  As an object comes closer,
  533. the capacitive coupling between the sensor and the object increases,
  534. resulting in increased sensitivity for accurate sensing at very small
  535. distances (0.030 inches at 0.5 inch range).
  536.  
  537.         By assembling an array of sensors, a 'sensor skin' can be
  538. created to provide both robot arms and payloads with an unbroken,
  539. early-warning protective field so collisions will be avoided despite
  540. obstructed views or unanticipated events.  Since the resolution of the
  541. system grows more accurate at increasingly closer ranges, it can
  542. provide precise, sensory-interactive guidance and alignment for tasks
  543. such as docking and berthing payloads.  The operator is able to guide
  544. the overall direction of the task knowing that obstacle avoidance is
  545. being supported automatically.  The system can be thought of as
  546. electric 'cat whiskers' that permit the robot to feel its way around
  547. obstacles.  It is simple, robust, and works on a wide variety of
  548. materials, including humans.
  549.  
  550.         This system has been routinely demonstrated to perform
  551. collision avoidance at ranges in excess of one foot.  In addition,
  552. orbital replacement unit mock-ups have been instrumented with these
  553. sensors and each precisely guided into its mating interface.
  554.  
  555.         The sensor system shown here is essentially space qualifiable.
  556. The materials and electronic components are either Mil-spec or made of
  557. materials that have flown in space.  The sensors 'see' through flight
  558. paint and even the stickers that are placed on flight hardware.  The
  559. system has been inspected by safety, thermal and electromagnetic
  560. interference engineers to ensure its suitability for long-term space
  561. operations.
  562.  
  563.         Important technical advances continue to be made in the
  564. sensor's development.  The capability to construct three-dimensional
  565. terrain models of objects in the near field (one-inch range) has been
  566. demonstrated and an electrically scanned array is in development.
  567. This will further facilitate precision docking, berthing and robot
  568. control; even precontact 'virtual' forces can be created to aid the
  569. human operator.
  570.  
  571.         By making the telerobot 'smart' about its short-range
  572. environment, the capaciflector sensor skin, coupled with the robot's
  573. control software, can relax the burden on the operator while improving
  574. the speed, safety and utility of telerobotic operations.  The
  575. materials and electronic components are either Mil-spec or made of
  576. materials that have flown in space.
  577.  
  578.