Пилотируемая космонавтика идет вперед. И теперь на помощь космонавтам приходят роботы и искусственный интеллект. О роботизации полетов к звездам – в нашем материале.
Важная миссия
«И роботизация, и искусственный интеллект – это дальнейшее развитие тех процессов, которые начаты 60 лет назад. Сегодня многие говорят и разрабатывают системы дозаправки или реконфигурации космических аппаратов», – поделился с нашим порталом член-корреспондент РАН Николай Тестоедов.
Основы пилотируемой космонавтики, заложенные великими учеными еще в прошлом веке, развиваются российской наукой. Одно из важных направлений – роботизация космических полетов. Для чего это нужно? Все просто – психофизические ограничения иногда не позволяют человеку справляться с некоторыми задачами в космосе. И тогда на помощь приходят они, умные устройства – автоматические системы.
Одними из первых примеров использования робототехники стали манипуляторы, для взятия проб грунта советскими и американскими космическими аппаратами на поверхности Луны, Марса и Венеры.
Важно понять, что существуют космические роботы, космические робототехнические комплексы и космические робототехнические системы.
Космическими роботами принято называть технические устройства, которые «действуют» в космическом пространстве. Разработчики сделали так, что они за счёт автоматического воспроизведения (имитации) сенсорных, управляющих, двигательных и коммуникационных функций человека способны выполнять задачи.
Более крупная система – космический робототехнический комплекс. Это несколько функционально взаимосвязанных элементов: космического робота (роботов), наземных технических средств и сооружений. Все они помогают в техническом обслуживании, транспортировании, хранении, приведении и поддержании в готовности к выведению на орбиту космического робота (роботов), а также управления им (ими) в полёте.
Наконец, космическая робототехническая система. Речь об объединении нескольких космических робототехнических комплексов. Они способны слаженно взаимодействовать друг с другом для достижения одной цели.
Из чего состоит робот?
Космический робот – это сложная система, состоящая из следующих компонентов:
- исполнительная система;
- информационная (сенсорная) система;
- управляющая система;
- коммуникационная система (система связи);
- обеспечивающие системы.
Человек во внешней среде совершает два вида движений – манипуляции и локомоции.
В первом случае имеется в виду движение рук при выполнении какой-либо работы, а во втором - движение всего тела для перемещений в целом. Именно поэтому исполнительная система робота включает в себя: манипуляционную и локомоционную.
Основу манипуляционной системы составляют механические манипуляторы – пространственные механизмы в виде кинематических цепей из звеньев. Они образуют кинематические пары с угловым или поступательным относительным движением и системой приводов, обычно раздельных для каждой степени подвижности.
Вторая система, локомоционная, также, как и манипуляционная, образует систему передвижения робота. Базовым элементом систем передвижения выступают движители. И в космических роботах их роль играют различного типа реактивные двигатели.
30 лет на орбите
Один из примеров успешного решения орбитальных задач с применением космической робототехники – манипулятор «Canadarm». Он показывает уровень развития космической робототехники в 1980-х – 1990-х годах. Манипулятор помогал оперативно и эффективно решать задачи, поэтому эксплуатировался в течение 30 лет. Впервые «Canadarm» прошел успешное испытание в ноябре 1981 года, в ходе второй миссии «Space Shuttle» (STS-2). А последний полет был в июле 2011 года (миссия STS-135).
«Canadarm» перемещал полезные грузы из грузового отсека в некоторую точку рабочей зоны с требуемой ориентацией, например, при выведении спутника на орбиту. Кроме того, «помощник» осуществлял поддержку работающих в
открытом космическом пространстве астронавтов. Одной из миссий робота было их перемещение. Достаточно часто используется совместная работа астронавтов, один из которых закреплен на манипуляторе, а второй имеет возможность свободно перемещаться в зоне проведения работ.
Технические характеристики «Canadarm» были такими: длина около 15 м, диаметр звеньев немногим более 30 см. А масса чуть больше 400 кг.
FEDOR и ARTEM
Фёдор или FEDOR (Final Experimental Demonstration Object Research) – антропоморфный робот-спасатель.
Его создание началось в 2014 году НПО "Андроидная техника" и Фондом перспективных исследований по заказу МЧС России.
Федор имеет систему голосового управления и специальные датчики. У него есть голова, пара ног и рук с пятью пальцами. Рост машины чуть больше 180 сантиметров, а вес зависит от использования модулей и варьируется от 105 до 160 килограмм.
Его основная задача – помощь человеку, поэтому антропоморфный робот способен заменять человека в сложных и опасных космических ситуациях. Федор побывал на Международной космической станции (МКС), где участвовал в ряде экспериментов по программе «Испытатель». Кстати, у него появился приемник – ARTEM (Automatic Research and Testing Machine). Робот, в отличие от своего предшественника, частично умеет управлять многоразовым космическим кораблем «Орел», а его испытания начнутся уже в 2023 году.
Фото на странице и на главной странице сайта: Arseny Togulev / Фотобанк Unsplash
