Brazo robótico europeo

El brazo robótico europeo ( ERA ) es un brazo robótico que está conectado al segmento orbital ruso (ROS) de la Estación Espacial Internacional . Lanzado a la ISS en julio de 2021, es el primer brazo robótico capaz de trabajar en el segmento ruso de la estación. El brazo complementa las dos grúas de carga rusas Strela que se instalaron originalmente en el módulo Pirs , pero que luego se trasladaron al compartimento de acoplamiento Poisk ^[1] y al módulo Zarya . ^[2]

El ERA fue desarrollado para la Agencia Espacial Europea (ESA) por varias empresas espaciales europeas. Airbus Defence and Space Netherlands (anteriormente Dutch Space) diseñó y montó el brazo y fue el contratista principal; trabajó junto con subcontratistas en 8 países. En 2010, se lanzó de manera preventiva una articulación de codo de repuesto para el brazo y el puesto de trabajo portátil del ERA, acoplado al Rassvet o Mini Módulo de Investigación 1 (MRM-1). El módulo Nauka y el módulo Prichal sirven como base de operaciones para el ERA; originalmente, el brazo iba a estar acoplado al cancelado Módulo de Investigación Ruso y más tarde a la también cancelada Plataforma de Energía Científica . ^[3]

El brazo robótico europeo consta de dos "extremidades" que son secciones simétricas hechas principalmente de plástico reforzado con fibra de carbono y tienen aproximadamente 5 m (16 pies) de largo. ^[4] En cada extremo del brazo hay mecanismos de agarre idénticos llamados efectores finales (EES), que el brazo usa para sujetarse a la estación, agarrar cargas útiles y ayudar en las actividades de EVA . ^[5] En total hay siete articulaciones motorizadas, tres están ubicadas en cada una de las muñecas y permiten movimientos de balanceo, guiñada y cabeceo, lo que da 7 grados de libertad de movimiento. El codo consta de una articulación motorizada, que se limita a movimientos de cabeceo. ^[5] El brazo está controlado por la computadora de control ERA (ECC), u computadora de a bordo (OBC), que está ubicada hacia el codo. El diseño de dos extremidades del brazo le da la capacidad de "caminar" alrededor del exterior del segmento ruso de la estación bajo su propio control, moviéndose mano sobre mano entre los puntos de base prefijados. ^[4]

Cuando está completamente extendido, el brazo tiene una longitud total de 11,3 m (37 pies), puede alcanzar los 9,7 metros (32 pies) y tiene 7 grados de libertad. ^[4] Tiene una masa de 630 kilogramos (1.390 libras) y puede soportar una masa de carga útil total de 8.000 kilogramos (18.000 libras). ^[5] La punta del brazo puede alcanzar una velocidad de 0,1 metros por segundo (0,33 pies/s) y tiene una precisión de 5 mm (0,20 pulgadas). El brazo robótico europeo en sí fue diseñado para ser reparable con piezas de repuesto guardadas fuera del módulo Rassvet y permitir el intercambio de piezas grandes a través de EVA en caso de falla o una situación de emergencia. Estas piezas se denominan Unidades reemplazables EVA (ERU), también conocidas como Unidades de reemplazo orbital (ORU) , que pueden reemplazarse todas en órbita; el ERA se compone de tres secciones de ERU. ^[5] El brazo está envuelto con mantas de tela beta para protección térmica. ^[6]

En promedio, el brazo utiliza 475 vatios de energía para funcionar, mientras que tiene un consumo máximo de energía operativa de 800 vatios. Cuando está en modo de espera, el brazo solo consume 420 vatios y 250 vatios cuando está en hibernación. ^{[6] [5]}

En cada extremo del brazo se encuentran los subsistemas de efectores finales (EES). El EES está diseñado para conectarse específicamente con los puntos de base ubicados en el segmento ruso de la estación. Dado que el ROS utiliza puntos de base diferentes a los del segmento orbital estadounidense , el brazo no puede operar ni acceder a las otras partes de la estación. ^[4] El EES consta de dos efectores finales básicos (BEE) que se conectan a los puntos de base (BP) y a los accesorios de agarre (GF). Durante las operaciones normales, un efector final está conectado a un punto de base en la estación, esto proporciona una conexión suficientemente rígida entre la estación y ERA, además de permitir la transmisión de energía, datos y señales de video para el funcionamiento de ERA. ^[5] Al mismo tiempo, el segundo efector final proporciona energía mecánica y eléctrica a los objetos agarrados y permite la transferencia de datos. Ambos efectores finales también son capaces de medir pares/fuerzas y contienen una unidad de cámara e iluminación (CLU) que ayuda en el control del brazo; dos CLU adicionales están ubicadas en ambas extremidades. ^[5]

Dentro del compartimento inferior de cada efector final hay una herramienta de mantenimiento integrada. Se utiliza para proporcionar torsión a un objeto sujetado, actuando como una llave inglesa. Es capaz de atornillar y desatornillar pernos. El cabezal IST comienza a girar lentamente al principio según el comentario del sistema, hasta que entra en el receptáculo del cabezal IST, lo que le permite proporcionar la potencia mecánica a la interfaz del tornillo. ^[5]

El ERA se controla desde un ordenador central denominado ordenador de control del ERA. El control está asistido por microprocesadores adicionales ubicados en los diferentes subsistemas.

El ECC está ubicado hacia el codo del ERA y está compuesto por tres componentes principales: la capa de aplicación (AL), la capa de servicio (SL) y el sistema operativo (OS). La capa de aplicación contiene el comando de alto nivel, el plan de misión y el manejo de eventos; la capa de servicio contiene los principales bucles de control de movimiento del robot, las verificaciones relacionadas con el movimiento y el procesamiento de imágenes; juntos, la AL y la SL constituyen el software de aplicación (ASW). Juntos, el SO y el ASW proporcionan el control principal del brazo. ^[7]

La unidad central de procesamiento (CPU) del ERA se encuentra dentro del subsistema RISC del ECC . La CPU principal es una ERC32 diseñada por Temic con un reloj de 10 MHz, que direcciona 1,5 megabytes (Mb) de memoria, así como 32 kilobytes (Kb) de ROM . ^[7]

El subsistema de E/S del ECC incluye un procesador Intel 80C186 con una frecuencia de reloj de 11 MHz que direcciona una ROM de 16 kB. Se encarga de las comunicaciones entre el procesador RISC y los demás subsistemas del ERA. ^[7]

El subsistema de mantenimiento del ECC incluye un Intel 80C31 con ROM de 8 kB. ^[7]

Ubicado en cada muñeca y en el codo, hay un microprocesador que se encarga de la comunicación del bus, las inhibiciones locales y los controles de seguridad, así como del mantenimiento general.

Las comunicaciones del subsistema Joint son manejadas por el Joint I/O que incluye un Intel 80C31 con reloj de 8 MHz y 24kB de ROM, así como comunicación a través de RAM de doble puerto .

El control del subsistema lo manejaba un procesador Intel 80C32 con una frecuencia de reloj de 27 MHz, que direccionaba 16 kB de ROM y 8 kB de DPRAM . El procesador ejecutaba bucles de control digital de alta velocidad. ^[7]

Si bien el ECC maneja el control primario de los efectores finales, el EES aún incluye su propio microprocesador para ayudar en el control.

Mediante un sensor de fuerza/torque dentro de los efectores finales, el ECC controla activamente la postura del brazo para mantener las fuerzas de contacto dentro de límites estrictos. Para manejar la deriva y la calibración, el sensor de fuerza/torque preprocesa los datos localmente, con su propio microprocesador. El procesador ubicado dentro del sensor es un Intel 80C86 con un reloj de 7,2 MHz, que utiliza 64 kB de memoria y 32 kB de ROM.

Un procesador independiente en la electrónica de control del efector final se encarga de la comunicación del bus, el control del mecanismo de agarre y el mantenimiento general. El procesador también controla la herramienta de servicio integrado. El procesador es Intel 80C31 con reloj de 12 MHz, que direcciona 32 kB de RAM y 48 kB de ROM. ^[7]

Los astronautas pueden controlar el ERA tanto desde dentro como desde fuera de la estación espacial. El ERA es también el único brazo robótico de la estación que no incluye controladores, sino que se controla a través de varias interfaces diferentes. Si bien posee múltiples modos de control, se utiliza principalmente en modo de trayectoria automática, pero también hay disponibles modos de articulación única seleccionables manualmente. ^[8] Además de poder controlarse desde la estación, los operadores terrestres también pueden controlar el brazo.

El control desde fuera de la estación espacial utiliza una interfaz especialmente diseñada que se puede controlar desde el interior de un traje espacial, conocida como Interfaz Hombre-Máquina para Actividad Extravehicular (EVA-MMI o EMMI). La EVA-MII tiene 16 pantallas LED de ocho caracteres cada una; muestran datos de estado esenciales, datos de verificación de comandos y mensajes de advertencia y precaución de emergencia. También proporciona redundancia para datos de estado críticos a través de LED redundantes. ^{[8] [9]}

El EVA-MMI permite el control manual del brazo en caso de emergencia durante una EVA. Durante el control manual, solo se puede utilizar un grado de libertad a la vez en un espacio articular, o un grado de libertad en el espacio cartesiano. También en la consola se encuentra el botón de parada de emergencia que, cuando se presiona, activará los frenos en todas las articulaciones y, al mismo tiempo, enviará un comando al segmento ruso para apagar todo el brazo. ^{[5] [9]} Siempre que la ERA esté activa, siempre habrá dos astronautas con un EVA-MMI, en dos ubicaciones diferentes. Uno tiene el control total del brazo, mientras que el otro puede, en ocasiones, emitir un comando de parada de emergencia, así como tomar el control del brazo. ^[9] El EVA-MMI puede sobrevivir largos períodos de exposición espacial, que suman un total de hasta 18 meses. ^[10]

El control desde el interior de la estación espacial se realiza mediante la Interfaz Hombre-Máquina de Actividad Intra-Vehicular (IVA-MMI), utilizando un ordenador portátil , que muestra un modelo generado por ordenador de la ERA y sus alrededores. ^{[5] [10]} Además, en varios monitores, también están disponibles transmisiones de vídeo desde el brazo. En comparación con el EVA-MMI, el IVA-MMI proporciona más datos del brazo, incluida la posición prevista del brazo. El IVA-MMI se utiliza durante misiones de servicio. ^[5] Los sistemas de control finalizaron su desarrollo en 2001.

El ERA tiene la capacidad de operar bajo control manual, así como de forma automática o semiautomática. La autonomía del brazo permite que los astronautas se concentren en otras tareas, al quedar liberados de otras que el ERA puede cubrir. ^{[4] [8]}

Las tareas específicas de la ERA incluyen: ^[4]

• Instalación, extracción o sustitución de cargas útiles experimentales
• Transferencia de cargas útiles dentro y fuera de la Estación a través de la esclusa de aire rusa
• Inspección de la Estación con el uso de cámaras
• Manejo de cargas útiles (externas)
• Apoyo a los astronautas durante las caminatas espaciales
• Liberar a los cosmonautas para que realicen otros trabajos durante las caminatas espaciales

Antes de la cancelación de la Plataforma Científica y de Energía, la primera tarea de la ERA incluía el montaje de paneles solares en el Segmento Orbital Ruso, así como la sustitución de dichos paneles solares. Muchas de las primeras tareas de la ERA estaban asociadas con la plataforma. ^[11]

El diseño del brazo robótico europeo comenzó en 1985, cuando Fokker Space realizó un estudio para la ESA sobre un brazo manipulador de 10 metros (33 pies) para el avión espacial Hermes , conocido como el brazo robótico Hermes (HERA) . Funcionaba de manera similar al Canadarm del transbordador espacial estadounidense ; estaba ubicado dentro de la bodega de carga y se controlaba desde la cabina. El brazo estaba unido al Hermes por el hombro. Debido a problemas de diseño, la bodega de carga del Hermes tuvo que convertirse en una estructura cerrada, y el HERA se reubicó en una estructura final llamada módulo de recursos Hermes . ^[9]

Tras la decisión de cancelar el programa Hermes, la ESA y la Agencia Espacial Rusa acordaron en 1992 utilizar la tecnología HERA para dar servicio a la Estación Espacial Mir-2 . El nombre se cambió entonces a Brazo Robótico Europeo (ERA). Fue aquí donde se añadió un ordenador de control al diseño del brazo, así como se diseñaron dos nuevas consolas operativas, una para un cosmonauta en EVA y otra para un cosmonauta dentro de la estación. ^[9]

Al año siguiente, en 1993, Rusia aceptó participar en la fusión de la Estación Espacial Alpha y la Mir-2 para formar una única Estación Espacial Internacional. A continuación, los elementos ERA de la Mir-2 se adaptaron al segmento ruso de la estación y actuarían como la principal herramienta de ensamblaje y mantenimiento del segmento. ^{[12] [9]}

Con el traslado a la ISS, la ESA y Roscosmos firmaron un acuerdo de cooperación sobre el ERA en 1996, y el brazo formaría parte del cancelado Módulo de Investigación Ruso , cuyo desarrollo comenzaría en 1998. ^[13] Tras la cancelación del Módulo de Investigación, el ERA se trasladó a la Plataforma Científica de Energía Rusa , que se habría convertido en la base de operaciones del brazo. Su primera misión después de ser reubicado en su posición de almacenamiento habría sido instalar parte del sistema de paneles solares. ^[9] El brazo habría ayudado entonces en las necesidades diarias de la estación y habría visto 10 años de servicio. ^{[9] [14]}

En septiembre de 1994 se completó la revisión de los requisitos del sistema ERA, lo que allanó el camino para iniciar el desarrollo completo de ERA. A principios de 1995 se publicó una solicitud de cotización y seis meses después se firmó el contrato DDT&E entre la ESA y Fokker Space. La revisión preliminar del diseño de ERA se completó en 1996. Las limitaciones de la masa de la carga útil y de la distancia de seguridad hicieron que ERA ya no se lanzara con la plataforma de energía científica en un cohete Proton, sino que se trasladara a un lanzamiento de transbordador espacial . ^[10]

En 1997, con el cambio a un lanzamiento por transbordador, se realizaron dos cambios importantes en el diseño de la ERA. El primero fue que se modificaron las juntas para facilitar el lanzamiento en el transbordador espacial. En segundo lugar, se cambiaron los ordenadores de a bordo de la ERA para que se basaran en el sistema de gestión de datos de la ESA. Ese mismo año también se evaluó y revisó la interfaz hombre-máquina para el lanzamiento de la ERA. La inclusión de astronautas y cosmonautas de la ISS junto con expertos condujo a varias mejoras de diseño. La fabricación y prueba de los modelos de ingeniería de la ERA también comenzó en 1997. El modelo de interfaz eléctrica se envió a Rusia para verificar las interfaces eléctricas entre los sistemas de la ERA y los elementos del segmento ruso de la ISS. ^[10]

En 1998 se entregaron varios componentes tanto a Rusia como a la ESA. A principios de ese año, el modelo geométrico se envió a Rusia para realizar comprobaciones de ajuste y análisis de configuración. También se entregó a Rusia el primer equipo de vuelo, que consistía en los puntos de base de fijación de las pinzas. En marzo de ese año, el modelo de prueba de entorno de ingravidez "WET" se sometió a actividades de aceptación en el Centro de Entrenamiento de Cosmonautas Gagarin . En mayo de 2000, todos los componentes principales del ERA se entregaron a Fokker Space, lo que permitió el inicio del programa de ensamblaje, integración y prueba en las instalaciones de prueba de suelo plano. La construcción del ERA finalizó en 2001. ^[10]

Originalmente planeado para ser lanzado en 2001 ^[3] en un transbordador espacial , luego se retrasó hasta 2002. ^[14] Después de más retrasos y contratiempos en el lanzamiento, la fecha de lanzamiento quedó incierta tras la suspensión del programa del transbordador espacial debido al desastre del transbordador espacial Columbia , así como la cancelación de la Plataforma de Energía Científica. ^[5]

En 2004, Roscosmos presentó el módulo de laboratorio multipropósito de actualización (MLM-U) , también llamado Nauka , y propuso que el ERA pudiera instalarse, lanzarse y operarse en el módulo. Se llegó a un acuerdo y el ERA se transfirió a Nauka . El módulo Nauka no estaba diseñado para su lanzamiento en un transbordador espacial y, en su lugar, se lanzaría en un cohete ruso Proton . Al año siguiente, la ESA firmó un contrato con Airbus Defence and Space Netherlands para preparar el ERA para su lanzamiento en un cohete Proton en noviembre de 2007. ^{[15] [16]}

La formación de instructores finalizó en 2005 con dos cursos de capacitación celebrados en ESTEC y nueve instructores rusos recibieron la certificación al año siguiente después de un curso de actualización en junio de 2006. ^[17]

En febrero y marzo de 2006 se entregó a Rusia el equipo de preparación y entrenamiento de misiones para el brazo robótico europeo, que se utilizaría para el entrenamiento en el uso del brazo, así como para la preparación tanto para su lanzamiento como para su uso. También se entregó equipo al Centro de Control de Misiones de Rusia para la Estación Espacial Internacional, que se utilizaría para fines de supervisión de misiones. ^[18]

Debido a problemas técnicos, el lanzamiento se retrasó de 2007 a 2012. En 2010, el transbordador espacial Atlantis entregó Rassvet (Mini Módulo de Investigación 1) en STS-132 (como parte de un acuerdo con la NASA) a la estación, que incluía una articulación de codo de repuesto con 2 extremidades para permitir que el módulo se reparara a sí mismo mientras estaba en órbita y la Plataforma de Trabajo Portátil para el ERA, que se utilizará durante las EVA. ^{[19] [20]} Otros retrasos provocaron que el lanzamiento del ERA se retrasara hasta 2014.

Debido a problemas en el desarrollo del módulo MLM, el lanzamiento se retrasó aún más, y lo más temprano que podría haberse lanzado fue a fines de 2015. Otros problemas con Nauka resultaron en que el lanzamiento se retrasara varias veces más hasta enero de 2021. Debido a las preocupaciones sobre el nuevo coronavirus , el trabajo en el cohete Proton y Nauka se retrasó, lo que resultó en que el lanzamiento se retrasara hasta mayo de 2021. ^{[21] [22]}

En mayo de 2020, el ERA fue enviado a Baikonur para su procesamiento final. ^[23] El 20 de mayo de 2021, el brazo se fijó al casco del módulo Nauka . ^[24]

El ERA se lanzó el 21 de julio de 2021 a bordo de un cohete Proton junto al módulo Nauka , 20 años ^[25] después de su lanzamiento originalmente planeado y 35 años después de su diseño inicial. Se acopló con éxito y se adjuntó a la estación el 29 de julio de 2021 a las 13:29 UTC. ^{[20] [26] [27]}

Durante el lanzamiento, el ERA se ubicó en una posición de lanzamiento en Nauka, conocida como la configuración "Charlie Chaplin". Durante el lanzamiento, ambos efectores finales se sujetaron a un punto de base especial, cada uno actuando como un sistema de suspensión de carga. El brazo también se unió a Nauka por medio de seis mecanismos de fijación de lanzamiento. Cada mecanismo consistía en uno o dos ganchos que sujetaban el ERA a su asiento de montaje; durante futuras EVA, estos ganchos se liberarán para permitir que el ERA comience a prepararse para las operaciones. Estos puntos de sujeción están ubicados en la articulación del codo, las cajas electrónicas de la muñeca y las articulaciones de balanceo. ^[5]

Una vez que se haya completado la conexión del módulo Nauka a la ISS mediante una serie de cables, se desplegará el ERA. Se necesitarán cinco paseos espaciales para ensamblar y preparar el brazo robótico para que esté listo para las operaciones espaciales. El primero de ellos, programado originalmente para enero de 2022, pero que se retrasó hasta el 18 de abril de 2022, implicará la eliminación de las cubiertas externas y las restricciones de lanzamiento, después de lo cual se activará el ERA y se someterá a una validación en órbita. La validación es necesaria para establecer el rendimiento en órbita del brazo y garantizar que puede realizar todas las funciones requeridas, junto con el equipo terrestre. Después de esto, se revisará minuciosamente el ERA para garantizar que sea seguro moverlo desde su posición de lanzamiento a su primera posición de base en órbita. Antes de que el ERA pueda comenzar las operaciones normales, también se realizará una serie de pruebas de rendimiento. Originalmente, se planeó que todas las comprobaciones y el ensamblaje necesarios del ERA se realizaran dentro de los seis meses posteriores al acoplamiento de Nauka con la ISS, pero desde entonces se han pospuesto. Después de las pruebas de rendimiento, se realizará un análisis en tierra de ocho semanas sobre los datos registrados en órbita. ^[17]

La ERA tendrá que estar completamente operativa para poder continuar con la siguiente fase de operaciones, que es la transferencia de los equipos para Nauka . ^[28]

El ensamblaje y validación del brazo robótico europeo se llevará a cabo en cinco etapas diferentes. La primera parte fue la conexión y prueba de ERA y sus interfaces de control, así como la realización de una verificación inicial del brazo. Esto se realizó el 22 de septiembre de 2021 cuando el astronauta de la ESA e ingeniero de vuelo Thomas Pesquet , trabajó con el cosmonauta e ingeniero de vuelo de Roscosmos Pyotr Dubrov en Nauka para configurar el hardware y el software del controlador ERA. ^[29] Durante las pruebas, se demostró que la computadora portátil ERA, el panel de control externo y la computadora de control rusa funcionaban bien y podían comunicarse entre sí, pero las pruebas iniciales mostraron fallas en la transmisión de datos entre Zvezda y Nauka que podrían causar retrasos en el despliegue de ERA. Los enlaces de comunicación entre la ISS, el Centro de Control de Misión Ruso y el centro de soporte del brazo robótico europeo en los Países Bajos se probaron con éxito. ^[30] Las comprobaciones iniciales también incluyeron la validación de la interfaz hombre-máquina externa y que el ERA puede comunicarse correctamente mientras está conectado a un punto base ubicado en el exterior de la ISS. Para validar la MMI se requirió una EVA. ^[17]

El 18 de abril, los cosmonautas Oleg Artemyev y Denis Matveev realizaron la primera de una serie de caminatas espaciales , que duraron siete horas. Durante la EVA-MMI se instaló en el exterior de la estación y, posteriormente, se realizó una prueba de diagnóstico para confirmar que el panel recibía energía y funcionaba correctamente. Una vez completada la instalación de la EVA-MMI, los cosmonautas quitaron las cubiertas de los accesorios de agarre y las placas base del brazo, así como del codo. Después de quitar las cubiertas del codo, se instalaron pasamanos en el brazo. ^{[31] [32]}

La segunda etapa incluyó la instalación y validación de las capacidades de transferencia del ERA. Durante esta etapa se evaluaron tanto la MMI interna como la externa. Durante una EVA, un astronauta quitará las restricciones de lanzamiento que mantienen al ERA en su configuración de lanzamiento, así como el resto de las cubiertas de lanzamiento. El 28 de abril de 2022, se produjo la segunda de la serie de caminatas espaciales, durante la cual Artemyev y Martveev desempaquetaron el brazo de su posición de lanzamiento liberando actuadores que permitían el agarre del brazo, liberaron cerraduras de lanzamiento adicionales e instalaron pasamanos para facilitar el trabajo en el dispositivo y alrededor de él. Después de esto, el ERA se extendió y se le ordenó que se conectara a las interfaces existentes en Nauka, y se movió al lado delantero del módulo. Durante la EVA, el brazo fue controlado por Sergey Korsakov . Está previsto que se realice una tercera EVA de la serie a mediados de mayo y será realizada por Oleg Artemyev y Samantha Cristoforetti . ^{[33] [34]}

El 22 de junio de 2022, un intento de conectarse al dispositivo de agarre BTL-3 tuvo éxito y el comando y control base se cambiaron de EE2 a ERA EE1 en los dispositivos BTL-2. ^[35]

Durante esta etapa, un astronauta instaló las cámaras de la EVA, que se ubicaron en la articulación de la muñeca y el codo de la ERA. Una vez completadas las EVA necesarias en la ERA, se llevaron a cabo pruebas conjuntas, seguidas de múltiples pruebas conjuntas. Una vez completadas estas pruebas, la ERA fue reubicada agarrándola por puntos de base en la superficie de la ISS y se verificó al recibir órdenes de agarrar y reubicar la Plataforma de Trabajo Portátil. La plataforma de trabajo portátil lanzada con una articulación de codo de repuesto en MRM-1 en 2010 se puede unir al extremo de la ERA para permitir que los cosmonautas viajen en el extremo del brazo durante las caminatas espaciales. ^[36] Una vez completada, la ERA se colocó en modo de hibernación. ^[17]

La tercera etapa fue el rodaje de los frenos, la validación térmica y las comprobaciones de calidad de las imágenes. En esta etapa se probaron los frenos para que funcionaran correctamente para manipular cargas pesadas. También se monitorearon los parámetros térmicos dentro del ERA en diferentes puntos. Finalmente, se evaluaron las cámaras del ERA en diferentes condiciones de iluminación, y se incluyó la precisión en la orientación de proximidad por parte de las cámaras del efector final, así como la calidad de la imagen. ^[17]

Las dos últimas etapas de preparación del ERA para su funcionamiento completo consistieron en comprobar su rendimiento en movimiento y el procesamiento de datos en tierra. Una vez completadas las cinco etapas de la validación en órbita a un nivel satisfactorio, finalizó la validación del ERA y se consideró que el sistema ERA estaba listo para su uso operativo. ^[17]

En agosto de 2023, durante la caminata espacial VKD-60, también se envió a la ISS una plataforma de trabajo portátil junto con Rassvet, que se puede acoplar al extremo del ERA para permitir que los cosmonautas "viajen" en el extremo del brazo durante las caminatas espaciales. Esto completó las tareas de equipamiento del ERA. ^[37]

Los equipos de preparación y entrenamiento de misiones (MPTE) son herramientas e instalaciones desarrolladas por el Laboratorio Aeroespacial Nacional - NLR , que se utilizan para entrenar a astronautas y operadores, apoyar el mantenimiento y ayudar en las misiones. Se instalaron tres versiones idénticas del MPTE en Rocket-Space Corporation Energia RSC/E , el Centro de Control de Misión Ruso para la ISS, el Centro de Entrenamiento de Cosmonautas Gagarin (GCTC), así como el Centro Europeo de Investigación y Tecnología Espacial (ESTEC). ^[14] Tanto el brazo como el MPTE tuvieron que diseñarse para poder funcionar y operar durante un mínimo de 10 años.

En febrero y marzo de 2006, el MPTE fue entregado a varias ubicaciones en Rusia. Debido a los retrasos en el lanzamiento, gran parte del hardware de los sistemas informáticos había superado su vida útil esperada. Como resultado, se había vuelto difícil mantener los ordenadores del MPTE, ya que las piezas de repuesto se estaban volviendo obsoletas y difíciles de encontrar. Además, las instalaciones de mantenimiento de software de ERA se sometieron a una actualización completa con las herramientas de desarrollo de software más recientes en ese momento. ^[17]

El MPTE se utiliza para elaborar un Plan de Operaciones ERA (EOP), basado en el Plan de Misión para el Segmento Ruso, que contiene toda la información sobre el segmento para planificar una misión ERA detallada. ^[14]

Un Plan de Operaciones de la ERA, en general, contiene: ^[14]

• Acciones de ERA
• Secuencias automáticas, la secuencia de comandos que serán ejecutados automáticamente por el ECC
• Tareas ERA, un subconjunto de la secuencia automática compuesto por grupos lógicos de comandos o acciones individuales
• Lista de comandos de enlace ascendente de ERA (EUCL), una o más secuencias automáticas, donde los comandos de ERA son la implementación de acciones planificadas para controlar uno de los subsistemas de ERA

El simulador de brazo robótico europeo, compuesto íntegramente por un simulador digital que utiliza el programa EuroSim, está diseñado para entrenar a los astronautas en el uso del ERA. El simulador está configurado de tal manera que un astronauta puede operar una consola de mando mientras se encuentra de pie frente a una gran visualización realista. ^[38] El simulador ERA incluye la reutilización de software existente que se creó para ayudar en el desarrollo del propio brazo, como la instalación del simulador ERA, así como software existente como el subsistema de generación de imágenes de EuroSim. ^{[11] [14]}

Para complementar el entrenamiento que reciben los astronautas en tierra, el Refresher Trainer ofrece a la tripulación a bordo de la ISS la capacidad de ensayar sus misiones. El Refresher Trainer es una aplicación de software que se ejecuta en un ordenador portátil; contiene simulaciones para interfaces hombre-máquina internas y externas, un gestor de sesiones para preparar, almacenar y reproducir sesiones de misión, así como todos los documentos de referencia pertinentes sobre la ERA. Las pruebas de aceptación del Refresher Trainer se completaron en 2006. ^[17]

El modelo de prueba de entorno de ingravidez, conocido comúnmente como modelo WET, era una maqueta del ERA que se encontraba en el Centro de Entrenamiento de Cosmonautas Gagarin (GCTC), en Moscú, Rusia . Unido a una maqueta de Nauka , ambos se sumergieron en una gran piscina en las instalaciones de Hydrolab . Aquí fue utilizado por los astronautas para probar el brazo en un entorno simulado de ingravidez. Los astronautas se pondrían trajes diseñados para imitar las condiciones de llevar un traje espacial, así como el entorno de ingravidez. El modelo WET también se utilizó en el entrenamiento de astronautas, incluida la práctica de la coreografía del movimiento del brazo y las tareas EVA.

En 2005, el astronauta de la ESA André Kuipers y su colega Dimitry Verba realizaron la primera prueba del brazo, que implicó ensamblarlo en un entorno de ingravidez y se utilizó para hacer recomendaciones de cambios en el brazo final, antes de su lanzamiento en 2021. ^{[39] [9]}

Además del modelo WET del ERA, se utilizaron otros modelos en las pruebas. El modelo geométrico se utilizó para probar el ajuste geométrico del ERA en su interfaz de lanzamiento, así como en situaciones operativas críticas. El modelo de masa y rigidez (MSM) se utilizó para probar el brazo en una prueba de vibración en la configuración de lanzamiento. ^[9] Otros modelos incluyeron los modelos térmicos y estructurales, así como el modelo de calificación de ingeniería; todos utilizados en las pruebas y la validación de los sistemas y la estructura del ERA.

La Estación Espacial Internacional cuenta con numerosos brazos robóticos adicionales y sistemas robóticos, que cumplen muchas funciones diferentes. El primero de ellos es el Sistema de Manipulación Remota de la Estación Espacial , más comúnmente conocido como Canadarm2 . El Canadarm2 utiliza los accesorios de agarre PDGF en el segmento orbital estadounidense, y dado que son diferentes de los accesorios de agarre en el segmento ruso, el brazo no se puede usar en el segmento, excepto en el módulo Zarya. Junto al Canadarm2 está el Manipulador Dexteroso de Propósito Especial , también conocido como "Dextre" o "mano de Canadá". Dextre tiene dos brazos robóticos, fijados a su cuerpo, pero debido a que los accesorios de agarre rusos son diferentes, ese brazo y Dextre solo se pueden usar en el módulo Zarya del segmento ruso desde que se instaló un PDGF en 2011 durante STS-134 . ^[40]

Se ha instalado un brazo adicional en el módulo experimental japonés , el sistema de manipulación remota (JEM-RMS), también conocido como Kibo . El brazo se añadió a la estación durante la misión STS-124 . El brazo utiliza un dispositivo de agarre PDGF similar al Canadarm2, pero se utiliza principalmente para dar servicio a la instalación expuesta JEM .

Dado que todas las naves espaciales rusas y europeas se acoplan automáticamente, no hay necesidad de manipular naves espaciales en el segmento ruso, por lo que no es necesario que el ERA sea tan grande ni maneje cargas tan grandes como el Canadarm2. ^[4]

Originalmente conectada a Pirs , la ISS también tiene dos grúas de carga Strela . Una de las grúas podría extenderse para alcanzar el final de Zarya . La otra podría extenderse al lado opuesto y alcanzar el final de Zvezda . La primera grúa se ensambló en el espacio durante STS-96 y STS-101 . La segunda grúa se lanzó junto con la propia Pirs. Las grúas se trasladaron más tarde al compartimento de acoplamiento Poisk ^[1] y al módulo Zarya . ^[2]

El Canadarm2 es un gran brazo robótico en el segmento orbital estadounidense de la estación. Debido a las similitudes entre el ERA y el Canadarm2, se puede hacer una comparación entre los dos. Ambos brazos realizan el mantenimiento de la estación, pueden mover suministros y equipos, inspeccionar la estación y ayudar a los astronautas durante las caminatas espaciales. ^{[41] [42]} En lo que difieren es en que el ERA puede funcionar de forma completamente automática o semiautomática, así como ser dirigido desde dentro o fuera de la estación. El Canadarm2 tiene que ser controlado por un humano, ya sea por astronautas a bordo de la ISS o un equipo de tierra en la sede de la CSA o la NASA ^[43] El ERA es menos potente y más pequeño que el Canadarm2, ya que no es necesario para acoplar naves espaciales a la estación. Debido a la diferencia entre los accesorios de agarre entre el ROS y el USOS de la estación, el Canadarm2 solo puede operar en el USOS, mientras que el ERA solo puede operar en el ROS. Ambos brazos pueden moverse de un punto a otro, de un extremo a otro de la estación, pudiendo reubicarse por sí solos.

El ERA tiene una longitud de 11,3 m (37 pies), 6,3 m (21 pies) más corta que el Canadarm2, que tiene una longitud de 17,6 m (58 pies). El ERA también es más ligero en 1170 kg (2580 lb), con un brazo de 630 kilogramos (1390 lb) en comparación con los 1800 kg (4000 lb) del Canadarm2. La masa máxima de carga útil del ERA es de 8000 kg (18 000 lb), ^[5] en comparación con la masa máxima de carga útil del Canadarm2 de 116 000 kg (256 000 lb). ^{[44] [4]}

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  El brazo robótico europeo se muestra a la izquierda conectado a Nauka , la articulación del codo espacial con 2 extremidades se muestra a la derecha, conectada a Rassvet.
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  Logotipo de lanzamiento de la misión del brazo robótico europeo

• Canadarm , que se utilizó en el transbordador espacial
• Sistema de servicio móvil (MSS), también conocido por su componente principal, el Canadarm2, utilizado en la ISS
• El sistema manipulador remoto japonés , utilizado en el módulo JEM Kibo de la ISS