ЛЮДИ VS РОБОТЫ

Каждый раз, когда заходит речь об исследованиях космоса, встает очень важный и очень серьезный вопрос: почему нужно постоянно рисковать жизнями космонавтов? Готовить специалистов такого класса очень долго и очень дорого, а гибель космонавта вообще может поставить крест на всей космической программе. Неужели нельзя использовать только аппараты и роботов, особенно учитывая, что современная робототехника и системы связи достигли таких серьезных успехов?

В небо поднимаются дроны, роботы водят поезда, корабли, автопилоты сажают самолеты. Так может быть, нынешнего уровня развития уже достаточно для того, чтобы заменить роботами космонавтов и забыть как дурной сон все связанные с этим дополнительные расходы и риски? И пусть флаг на Луне устанавливают симпатичные роботы от Boston Dynemics. Или этого до сих пор сделать нельзя? Попробуем разобраться.

Да, большая часть современной космонавтики зависит от пилотируемых программ. Ради них создаются пилотируемые космические корабли, проектируются орбитальные станции, шьются скафандры, стоящие десятки, а то и сотни миллионов долларов. При этом проектировать инфраструктуру с расчетом на людей очень неудобно. Требуется гораздо больше объема, веса и дополнительных систем жизнеобеспечения. В результате любая пилотируемая экспедиция по умолчанию гораздо дороже, чем непилотируемая. Разница очень большая, и вот почему.

Космонавтам требуется гораздо больше места для обитания. Например, американский космический корабль Orion, который планируется использовать для лунных, а впоследствии и для других межпланетных миссий имеет следующие размеры: диаметр — 5,3 м, масса — около 25 т. Для доставки такого корабля вместе с посадочным модулем и экипажем будет использоваться сверхтяжелая ракета SLS.

Внутреннее герметичное пространство для трех членов экипажа составляет около 9 м³, что примерно в полтора раза больше, чем было у астронавтов программы «Аполлон» в одноименном космическом корабле. И эти 9 м³ не общее пространство, а уже итоговый объем, после того как в корабль будет загружено оборудование, компьютеры, кресла и другие, обязательные для обеспечения миссии вещи.

Люди требуют место для жизнедеятельности, систему поддержания жизни, обеспечивающую в корабле нормальный воздух для дыхания, запаса пищи, специальных кресел, чтобы пережить перегрузки во время взлета и посадки. В результате космические корабли пилотируемых миссий очень большие, тяжелые и требуют гораздо более крупных ракет.

Что еще хуже: гибель даже одного космонавта может поставить под угрозу всю лунную миссию. Катастрофы шаттлов «Челленджер» и «Колумбия», несмотря на удовлетворительную степень безопасности, поставили крест на всей программе Space Shuttle. Люди очень тяжело переживают подобные случаи, срабатывает «эффект авиакатастрофы», когда к гибели определенного количества людей привлечено очень много внимания в отличие, например, от автокатастроф, в которых ежедневно гибнет гораздо больше людей, но мы об этом мало что знаем.

Отдельно стоит добавить, что космонавты — это очень дорогой ресурс. Время подготовки космонавта составляет около семи лет, а стоимость — несколько десятков миллионов долларов. При этом согласно подсчетам ученых слетать без ущерба для здоровья в лунные миссии астронавты могут всего несколько раз. Исходя из сегодняшних знаний о космической радиации, специалисты Института медико-биологических проблем РАН допускают полет к Луне длительностью от нескольких недель до двух месяцев.

То есть пока речь идет лишь об одной, максимум двух миссиях для одного астронавта. Большего риска государственные агентства не допустят, а значит, каждый отдельный полет требует нескольких лет и огромных денег на подготовку.

Параллельно с американской пилотируемой программой «Аполлон» по изучению Луны советские специалисты вели свою беспилотную программу. И нужно сказать, что они добились значительных успехов. Три автоматические станции смогли сделать забор грунта на поверхности Луны и вернуть его на Землю, а два советских «Лунохода» вместе проехали по Луне более 10 км. И эта программа потребовала гораздо меньше средств, для нее даже не понадобилась сверхтяжелая ракета-носитель, обошлись лишь тяжелыми ракетами «Протон».

Но тогда почему нельзя отказаться от людей вообще, сэкономить кучу денег, снизить риски? На самом деле все идет к этому, правда пока прогресс очень невелик. Увы, человек многократно универсальнее, чем любой робот или автомат. Несмотря на огромные достижения в вопросах программирования, очень многие, казалось бы, банальные вещи в робототехнике еще не дотягивают до уровня человека.

Например, современные механические кисти далеко не так функциональны, как рука человека; мелкая моторика и вовсе дается роботам очень сложно. Создать робота, способного к различным движениям хотя бы на уровне четырехлетнего ребенка, — задача в настоящее время практически невозможная. Компания Boston Dynamics научила роботов бегать и прыгать, но это только первый шаг. Причем об универсальности речи пока не идет.

Естественно, первые попытки использовать роботов в космосе уже ведутся.

В феврале 2011 г. Международную космическую станцию посещал американский робот «Робонавт-2», представляющий собой верхнюю половину человеческого тела и способный брать и удерживать предметы, управляться с Земли как «робот-аватар», повторяя движения оператора, расположенного в Центре управления полетов. Впоследствии «Робонавту-2» доставили с Земли ноги, однако при попытке их присоединить робот сломался. В результате эксперимент пришлось свернуть, а две нерабочих части робота вернуть на Землю.

В 2019 г. «Роскосмос» отправил на Международную космическую станцию собственного робота FEDOR (или «Федор»). Робот был полностью антропоморфным, изначально с руками и ногами, что повлекло за собой основную критику, так как в условиях невесомости ноги, скорее, мешают, чем помогают. Это тоже был робот-аватар с возможностью его управления при помощи специальной системы либо просто джойстиком через ноутбук.

Вот что говорит один из разработчиков «Федора» Евгений Дудоров, исполнительный директор НПО «Андроидная техника»:

ЗУКТ представляет собой металлический каркас с 32 степенями подвижности. Каркас крепился к оператору посредством лямок и специальных перчаток, которые позволяли отслеживать положение пальцев оператора. В каждой степени подвижности был установлен 12-битный датчик углового положения, который позволял измерять относительные углы поворота с точностью до одной десятой градуса. В следующих миссиях будут проводиться эксперименты по копирующему управлению роботом с Земли и наоборот. И все равно этого пока недостаточно, чтобы заменить «Федором» космонавта.

Сам робот перемещаться не может, поэтому его переносит на место роботизированная рука Canadarm. Это тоже робот-аватар, управляемый космонавтами с борта станции.

Тогда как быть в ближайшей лунной гонке? Шансов на то, что с миссией справятся только роботы, нет. Пока еще в миссии обязательны специально обученные космонавты. Особенно учитывая, что что-то может пойти не так, и только опыт и ум членов экипажей помогут справиться в такой ситуации. Так было и во время миссий «Аполлон», когда астронавты починили лунный ровер при помощи серебряной изоленты. Робот на такое просто не способен.

Кроме того, люди гораздо эффективнее и при сборе образцов лунного грунта. Геологическое образование и возможность видеть реальную ситуацию собственными глазами обставят по эффективности любого робота.