В.А. Коноваленко
Космоботы
В ВМ № 2 2019 г. была опубликована
моя статья «Астронавтика...»,
посвящённая вопросам освоения космоса. Там
речь шла о «роботизированной» космонавтике.
Если согласиться с тезисом об автоматизированном изучении космоса, становится
очевидной расточительность и вопиющая бессмысленность
«оставления
наших следов на пыльных тропинках далёких планет». Виртуальное посещение
этих тропинок существенно рентабельнее, более того, в ряде случаев (например,
с Венерой или Юпитером) результативнее – ведь
зонд может иметь «путёвку в один конец», что неприемлемо для корабля
с людьми. Роботы уже успешно заменяют людей в банках и ресторанах, управляют
автомобилями и самолётами и так далее и более с каждым днём...
В этом направлении у России имеется не самый большой, зато космический
задел: FEDOR – человекоподобный андроид, разработанный специалистами НПО
«Андроидная техника» и ФПИ в качестве робота-спасателя при различных чрезвычайных
происшествиях. Работа над созданием андроида велась с 2014 года и обошлась
в 300 млн. рублей. Проект стартовал в 2014 году под названием «Спасатель»,
а сам робот получил модное имя «Аватар» и в 2015 г. был презентован Путину.
В 2016 г. Рогозин поручил разработать на базе «Аватара» космическую версию
для использования на перспективном корабле «Орёл» (именно Рогозин дал комплексу
имя «Фёдор», а уж потом придумали «научное» название – Final Experimental
Demonstration Object Research).
Российские космонавты прошли тренировку совместно со своим «механическим
помощником». Андроида оснастили голосовым аппаратом для коммуникации с
космонавтами, чтобы FEDOR (теперь его зовут Skybot F-850) мог понимать
задаваемые ему вопросы и сообщать необходимые экипажу данные. На МКС F-850
в определённом смысле был членом экипажа – «... на МКС проведён ряд
успешных испытаний. Речь не идёт о том, чтобы просто посадить в кресло,
привязать его и запустить в космос». Возможно, Фёдора (или его «потомка»)
можно будет использовать в роли пилота лунохода миссии «Луна-29», намеченной
на 2028 г.
F-850 оборудован системой голосового управления и различными специальными
датчиками. Рост робота – 180 см. Вес – около 160 кг. Мощность – 20 лошадиных
сил. Андроид работает на базе ОС реального времени и способен функционировать
в автономном режиме один час, кроме этого, им можно управлять на расстоянии.
При текущем уровне алгоритмов и технологий «ИИ» такая концепция видится
оптимальной для освоения космоса: раз роботы пока не имеют универсального
интеллекта, за них принимать решения будет человек. По сути, «Фёдор» –
лемовский дистроб с элементами автономности, возможно, даже излишними в
той роли, которую он играл в полёте на МКС. Это неудивительно – изначально
он предназначался для МЧС. Сменив букву в абревиатуре назначения, следовало
идти дальше – космопилоту не нужно стрелять из пистолета с двух рук (это
умеет «Фёдор»), скорее всего не нужны ноги (вместо них лучше маломощные
газовые сопла), иначе говоря, меняя задачу, нужно менять конструкцию.
Однако, «первородное» имя «Аватар» во многом объясняет особенности «Фёдора».
Ведь в индуизме «аватара» – термин, обозначающий воплощение божества в
смертное существо (в МЧС это воплощение человека-спасателя в мощного робота).
На МКС «Фёдор» был воплощением (аватарой) Александра Скворцова, облачённого
в экзоскелет, который позволял дистанционно управлять роботом, и с надетым
шлемом, благодаря чему Скворцов мог видеть камерами робота. Воплотившись
в «потомка Фёдора», более приспособленного к внеземным условиям, космонавт
получит возможность работать в космосе, на Луне и в других нечеловеческих
условиях, оставаясь в условиях «человеческих». Отсутствие же систем жизнеобеспечения
позволит увеличить полезную нагрузку.
Таким образом, успешный полёт «Фёдора» на МКС наглядно прорисовал один
из двух вариантов космоботов для исследования: «дистробы», подобные «Фёдору»,
дистанционно «озадачиваемые» извне и затем самостоятельно выполняющие полученные
задания. Другой вариант – «аватары», способные не только выполнять поступающие
внешние задания, но и самостоятельно «озадачиваться» ради ранее поставленной
цели, в том числе, и «по вновь открывшимся обстоятельствам». В прошедшем
полёте, будь на месте «Фёдора» «Пиркс» (назовём так второй тип космоботов),
перестыковка бы не понадобилась – «Пиркс» состыковался бы вручную.
«Фёдоры», существенно «завязанные» на человека, должны быть антропоморфны,
а вот «Пирксы» могут быть встроены в конструцию зонда или вообще составлять
с ним одно целое. Всё сказанное вполне очевидно и в той или иной степени
уже реализуется в наземном роботостроении: роботы-официанты антропоморфны,
а автопилота не специалисту трудно даже найти. Понятно, что ИИ «Пирксов»
пока ещё только зарождаются, но бурное развитие матобеспечения беспилотных
«мобилей» всяких сортов и назначений скоро закроет эту брешь. Итак, в области
исследования всё понятно: «Цели ясны, задачи поставлены, за работу, товарищи!».
Иначе обстоит дело в смысле освоения. Здесь всё гораздо сложнее: совсем
скоро не мытьём, так ка'таньем (а для особо упёртых методом «фейсом
об тейбл») космос докажет человечеству, что ни Луна, ни Марс (ни любые
другие объекты Солнечной системы) не могут быть опорными точками нашей
космической экспансии, для этого нужны станции с нормальной силой тяжести
(не говоря уж об атмосфере, температуре и т.п.). Увы, выяснилось, что невесомость
совсем не такая безобидная штука, как это временно показалось космическим
медикам: например, длительное пребывание в невесомости меняет форму сердца
(и не только сердца!). Земная жизнь зародилась на Земле и миллионы лет
адаптировалась к её условиям, прежде всего, к её гравитации. Возможно,
на Европе или Ганимеде есть жизнь, адаптированная к их условиям, но она
вряд ли выживет на Земле (обратное тоже справедливо).
С лёгкой руки Карла Сагана, называвшего наш единственный дом бледной голубой
точкой, команда учёных из Инициативы межзвёздных исследований намерена
разработать план колонизации далёкой от Земли экзопланеты. Исследователи
рассматривают вероятность осуществления длительного путешествия к другой
солнечной системе, а именно к Proxima Centauri. Полёт может занять столетия
или даже тысячелетия. Это означает, что жизнь целых поколений пройдёт на
борту космического корабля. Вот только кому на Земле (в смысле перенаселённости)
станет легче, даже при успехе экзонавтов? Но тогда зачем этот полёт
нужен?
Не ясно, какое влияние на фенотип, а затем и генотип может оказать пониженная
гравитация Луны, Марса или экзокорабля, но создавать силу тяжести мы умеем
только вращением. Именно поэтому ещё во время проведения Первого Симпозиума
по космическим полётам, состоявшегося 12 октября 1951 года в Нью-Йорке,
Вернер фон Браун вспомнил идею Циолковского и предложил орбитальную станцию
в виде тороида. Её корпус собирался из 20 цилиндрических секций, каждая
длиной 8 метров и диаметром 3 метра. Общий диаметр станции составлял 50
метров. В середине находился центральный модуль с двигателями и оборудованием,
крепящийся к секциям при помощи специальных силовых конструкций, а для
перехода экипажа от жилых отсеков к приборному использовалось две узких
трубы-туннеля.
Электричество генерировалось турбиной, работавшей на ртути, которая солнечными
лучами нагревалась до температуры 700 градусов по Цельсию и перекачивалась
по трубам под давлением 50 атм. По предварительным оценкам проектный вариант
подобного солнечного генератора давал бы 1660 кВт тепловой энергии, которая
могла быть преобразована в 500 кВт электроэнергии. Был предусмотрен также
ядерный реактор. Полный внутренний объём станции в 18400 м3
был рассчитан на экипаж из 80 чел. В марте 2017 NASA был представлен
проект Gateway Foundation, который собрал космических энтузиастов, инженеров
и 3D-аниматоров для возобновления работы над «классической станцией-бубликом
Вернера фон Брауна».
Есть и другие варианты обитаемых, порой очень населённых станций в виде
цилиндров, торов, колец и т.п. Однако, уже имеющийся опыт показывает, что
такое строительство – дело не простое. Хотя МКС много меньше «классической
станции-бублика», для его строительства потребовались усилия нескольких
совсем не бедных стран. В итоге построили «коммуналку» со всеми её «прелестями»:
грибок на станции «Мир», дыра в стене, отключённый кабель блока «Курс»
на МКС, возможны и другие коллизии...
Даже сравнительно небольшой опыт эксплуатации «Салюта», «Мира» и МКС требует
организации таких станций по принципам «Умного дома». По существу такая
станция должна обладать весьма сложным, быстродействующим ИИ, способным
поддерживать рабочий режим станции, защищать своих обитателей и от метеоритов,
и от излучения, и от всяких заранее не предвидимых случайностей (разумеется,
помимо тривиального жизнеобеспечения)...
Поскольку перенаселённость Земли в не очень близком будущем вполне вероятна
(конечно, если человек так и не проявит свою «разумность»), то потребность
во внеземных поселениях может возникнуть и потребовать решения. Поэтому
вместо бессмысленных затрат сил и средств на обитаемые лунные и марсианские
экспедиции и поселения следует заняться строительством обитаемой станции
в виде действующей модели – «прототипа» Космограда, вращение которой
создаст в её обитаемой зоне земное тяготение. Можно не сомневаться, что
проблем в работе такой модели будет более чем достаточно, но их решения
пригодятся в будущем, чего нельзя сказать о лунных, марсианских и прочих
поселениях.
Немного о Фёдоре
Skybot F-850
Что умеет Фёдор (FEDOR/Skybot F-850)? Набор возможностей Фёдора выглядит
весьма специфически (оправдывая его первое название «Аватар») и наиболее
верно отражает сущность – это не столько самостоятельно действующий робот,
сколько дистанционно управляемый человеком манипулятор. Фёдор может ездить
на автомобиле и квадроцикле, открывать и закрывать двери, стрелять из пистолетов
с двух рук и сверлить дрелью стены...
Помимо прочего, он умеет говорить и работать на компьютере: «Всем привет!
Я Skybot F-859. Для своих – просто Фёдор. Сейчас я знакомлюсь с системой
управления корабля «Союз МС-14», на котором планирую полететь к МКС 22
августа 2019 года (July 23, 2019)... Пока не очень ловко работаю на компьютере.
Конечно, порядковый номер моей серии 850, а не 859. Ничего, в следующий
раз буду набирать текст после виброиспытаний, а не во время тестов (July
23, 2019)... Сегодня меня привезли на Байконур, в монтажно-испытательный
корпус «Энергии». Здесь интересно. На ночь меня помещают в кофр, похожий
на оружейный. Утром будят два специалиста, приговаривая: «Надо, Федя, надо...».
И вновь начинается тяжёлая работа: испытания, проверки моих механических
систем и приводов. Подготовка к полёту требует усердия. (July
25, 2019)».
На МКС Фёдор при общении с экипажем показал, что он и понимает юмор, и
сам умеет шутить: так, Алексей Овчинин не смог с первого раза включить
Фёдора, и предложил воспользоваться молотком и гаечным ключом, а вот как
робот рассказал об этом в своём Twitterе: «Сегодня космонавт Алексей
Николаевич Овчинин при запуске моей операционной системы предложил использовать
молоток и гаечный ключ. Пришлось произвести автозапуск во избежание возникновения
дальнейших проблем в диалоге с Алексеем Николаевичем». О своём прибытии
на станцию (после 2-й, удачной, стыковки) Фёдор доложил так: «Прошу
прощения за задержку. Застрял в пробке. Готов к продолжению работы».
Алексей Овчинин и Александр Скворцов задали Фёдору более 30 вопросов в
рамках эксперимента на борту МКС. «Он всё хорошо слышит и адекватно
отвечает», – отметил Скворцов, – «два-три не хорошо распознал, приходилось
задавать повторно». До этого 30 и 31 августа космонавты провели первые
этапы эксперимента. Скворцов находился в модуле «Звезда», облачённый в
экзоскелет, который позволял дистанционно управлять роботом, и с надетым
шлемом, благодаря чему мог видеть камерами робота. Овчинин находился в
модуле «Поиск», где был установлен «Фёдор», и контролировал выполнение
операций роботом. В пятницу, после того как Овчинин включил электропитание
«Фёдора», робот поработал руками с отверткой, ключами и состыковал электрические
соединители. В субботу «Фёдор» включал дрель и протирал руки полотенцем.
07.09 спускаемый аппарат космического корабля «Союз МС-14», на борту которого
находился Фёдор, успешно приземлился в 00:32 мск в 147 километрах юго-восточнее
города Жезказган в Казахстане. Все операции по сведению с орбиты и приземлению
прошли в штатном режиме. «Спускаемый аппарат стоит вертикально. Объект
взят под охрану», – сообщает «Роскосмос». Робот Фёдор пробыл на
МКС с 27.08.
В оглавление