El mecanismo de acoplamiento suave "Soft Capture Docking Mechanism" es una solución crucial para conectar naves espaciales en entornos de ingravidez. Este artículo se centrará en analizar las ventajas de usar un mecanismo de tres puntos de agarre para sujetar y controlar naves espaciales, similar al funcionamiento del sistema Canadarm en el transbordador espacial.
El uso de tres puntos de agarre, también conocido como mecanismo "captured" en la terminología del programa del transbordador espacial, permite un control total del objeto sujetado por el brazo robótico. El sistema Canadarm tiene la capacidad de manipular masas de hasta 100 toneladas. Con tres brazos robóticos operando simultáneamente, una nave de reabastecimiento de combustible con una carga útil de 300 toneladas podría ser sujetada y controlada por una estación espacial, formando un sistema unificado.
Estos sistemas de agarre y sujeción, desarrollados por MDA, pesan menos de 400 kg cada uno gracias a un diseño simple que incluye solo una articulación de hombro, una articulación de muñeca y un segmento de tubo extensible. El proceso de acoplamiento comienza cuando la nave de reabastecimiento se acerca a la estación espacial. La estación espacial entonces extiende un brazo robótico para capturar y sujetar la nave de reabastecimiento. Luego, utilizando los motores de las articulaciones de hombro y muñeca, la estación espacial ajusta la posición de la nave de reabastecimiento para que los dos brazos robóticos restantes puedan agarrarse y sujetarse firmemente. Una vez que los tres brazos robóticos están asegurados, ajustan simultáneamente y acercan las dos naves espaciales para realizar el acoplamiento preciso a través de la interfaz QD.
El uso de tres puntos de agarre no solo proporciona rigidez, sino que también permite flexibilidad para alinear dos objetos grandes y pesados en un entorno de ingravidez. Este mecanismo también permite que solo una nave espacial necesite usar propulsores para ajustar la posición. Además, solo se necesitan dos de los tres brazos robóticos en funcionamiento para asegurar el proceso de acoplamiento, creando un nivel de redundancia. En caso de fallo, la estación espacial puede ser reemplazada o se puede enviar una nave de carga con Canadarm2 para reparar o reemplazar el brazo robótico defectuoso.
El uso de puntos de agarre estándar compatibles con Canadarm2 en las naves espaciales ofrece una alta flexibilidad en el futuro, incluyendo su uso en el Portal Lunar (Lunar Gateway). Este estándar incluye conexiones rígidas para comunicación y energía. Este diseño ha sido probado en el espacio con una larga vida útil y una baja tasa de fallos. SpaceX podría lograr bajos costos de producción con pedidos de 60 a 120 sistemas a medida que aumenten las misiones BEO a la Luna y Marte. Debido a que los objetivos de agarre son muy simples, SpaceX podría fabricar miles de sistemas en el futuro.
Otro beneficio de usar los puntos de agarre estándar Canadarm2 es la capacidad de desplegar un brazo robótico tipo Canadarm2 con un efector final doble. El brazo robótico puede extenderse fuera de la bahía de carga, agarrar un objetivo en la nave espacial y luego soltar el punto de agarre dentro de la nave. En este punto, el brazo robótico está completamente fuera de la nave y listo para cualquier trabajo pesado o detallado necesario en órbita. Cuando se completa, regresará a la bahía de carga para volver a la Tierra. SpaceX no necesita rediseñar este sistema porque ya existe.