«Человек не должен рисковать»: что ждет космороботов

Роман Бессонов о том, почему в космических проектах нужна филигранная точность

Сейчас на Байконуре активно готовится к полету в космос Skybot F-850, он же робот Федор. Стоит ли ждать прорыва в космической робототехнике или это лишь первый шаг на пути роботизации космоса? «Газета.Ru» поговорила с завотделом оптико-физических исследований Института космических исследований (ИКИ) РАН, участником секции по робототехнике в научно-техническом совете «Роскосмоса» Романом Бессоновым об автономных космических аппаратах, космической навигации и будущем космороботов.

— Важное событие последнего времени и, кстати, заслуга вашего института – запуск российско-германской космической обсерватории «Спектр-РГ» (предназначена для построения полной карты Вселенной в рентгеновском диапазоне – прим. ред.). Насколько автоматизирована ее работа?

— Любой современный космический аппарат – это полностью автономное устройство, которое имеет свои глаза, уши, язык и способно само выполнять многие функции. Само изменяет ориентацию в пространстве, разворачивается, наводит антенны и передаёт информацию. Это сделано не просто, чтобы облегчить труд человека. Космическим аппаратом попросту нельзя управлять как автомобилем, сидя за рулем. Вот он улетел, потерял радиосвязь и дальше должен самостоятельно выживать. В период времени между сеансами связи космический аппарат должен сам себя обслуживать.

Это касается и «Спектра-РГ» в том числе. Сеансы связи проходят раз в сутки, а в это время в автоматическом режиме идет подготовка всех систем: развертывание солнечных панелей, поддержка электропитания, ориентации на орбите. Автоматически проводятся тесты приборов, коррекция орбиты, уже сброшены крышки телескопов, как немецкого так российского. Данные передаются на Землю. Поддержка с Земли нужна, когда происходят нештатные ситуации. Но фактически это полностью автономная система, которая, конечно, работает под контролем человека.

— «Спектр» уникален в своем роде…

— Конечно, «Спектр-РГ» – это уникальное изделие, но на самом деле любой космический аппарат – также уникальное изделие.

— Есть ли сейчас роботизированные системы, чтобы обслуживать подобные аппараты на орбите? Например, если сломалась станция, то к ней подлетает корабль, доставляет роботов, которые ее ремонтируют.

— До этого пока расти и расти. Ведь космический аппарат закрыт так называемой экранно-вакуумной термоизоляцией, которая обеспечивает его тепловой режим, и если где-то неисправность, то нужно сначала добраться туда, вскрыть эту изоляцию, правильно диагностировать неисправность, раскрутить нужные гайки, отсоединить разъёмы. На сегодняшнем уровне развития технологий, это пока невозможно. Даже космонавту такое сложно выполнить. Подобные случаи, конечно, бывают, особенно на МКС. Но МКС летает на низкой орбите, и все равно подобные ремонтные работы – это целая операция, которая тщательно готовится и отрабатывается заранее на Земле.

Был еще прецедент, когда астронавты чинили телескоп «Хаббл», выйдя в открытый космос после тщательнейших «репетиций» на Земле, но это было технически возможно, потому что «Хаббл» опять же летал на низких орбитах, тогда как многие современные аппараты летают гораздо выше, где как людям, так и роботам работать неизмеримо сложнее.

Да и самые современные роботы сегодня пока далеки от полностью автономных действий. Например, «Андроидная техника» (АО НПО «Андроидная техника» – российская компания, разработчик робота FEDOR – «Газета.Ru»), сделала хорошую машину, но по большей части этот робот сегодня управляется человеком. Полностью автономных космических роботов пока нет нигде в мире. Да и в управлении со стороны оператора могут быть проблемы. На низкой орбите, по которой летает МКС, это вполне осуществимо, но не на высоких орбитах, где есть задержки и помехи связи, да и могут быть проблемы с ощущениями оператора робота. В обозримом будущем, наверняка, мы к этому придем, но представить себе сейчас, что полностью автоматический робот сам прилетел и все починил – пока такое невозможно.

— Вы работаете над 3D-картой лунной поверхности по программе «Луна-26». Это ведь делается для того, чтобы на Луну проще было летать в автоматическом режиме?

3D-карта Луны – действительно важный шаг к автономной навигации и посадке на Луну. Раньше на Луну садились с помощью дальномеров, баллистики, но при этом всегда существует угроза, что в месте посадки может оказаться, например, камень. Если камень будет более 30 см в диаметре, то посадочный аппарат может даже перевернуться. Поэтому нужны «глаза», чтобы видеть то место, куда садишься. Сейчас делают такую систему мы и европейцы. Она будет давать рекомендацию или целеуказания, где лучше в данный момент прилуняться.

Сейчас у американцев есть похожая карта. Она годится для полетов, но пока не позволяет свободно ориентироваться при посадке – разрешение недостаточное.

— То есть нашей картой мы сможем помочь нашим партнерам по космосу? Не только американцам с европейцами, но и, например, Индии с Китаем?

— Вполне возможно. Но это решает руководство страны и «Роскосмоса».

Но, кроме этого, мы в нашем отделе (отдел оптико-физических исследований Института космических исследований РАН – «Газета.Ru») создаем новые средства навигации для космических аппаратов. И это следующий шаг к полностью автоматических космическим аппаратам, к роботам. В первые образцы, которые мы делали 20 лет назад, никто не верил, не думал, что они, ориентируясь по звездам, могут обеспечивать навигацию. А сейчас без них нет ни одного космического аппарата. В приборах автономной навигации по звездам произошел действительно серьезный скачок, а вот в космической робототехнике прорывы, видимо, еще впереди. Здесь мы только в начале пути. Кстати говоря, наши оптические системы нужны для космических роботов, которые в будущем будут заниматься ремонтом и обслуживанием искусственных спутников, орбитальных станций. Нужно же на автомате сблизиться с объектом, распознать, как он движется, чтобы схватиться за что-то, правильно пристыковаться, ничего не повредив.

— Научный руководитель вашего института Лев Зеленый говорил о возможности создания лунной базы, которую будут собирать роботы. Недавно руководство «Роскосмоса» сообщало, что Россия и Китай наметили план по созданию совместной станции на Луне. Как вы полагаете, каково будет значение роботов для ее создания? Будут ли это роботы полностью автоматические или управляемые людьми?

— Это всегда полуавтономные роботы. Вот как американцы управляют марсоходами? Они это делают очень аккуратно. Сама доставка изделия на Марс – дело дорогое, а значит марсоход надо беречь. Перед тем как дать команду на движение создается компьютерная модель, в ходе которой проверяется наиболее безопасная траектория, чтобы робот нигде не застрял и не повредился.

Самостоятельные роботы зависят от развития автоматической ориентации и навигации. На Земле это уже реализуется – роботы-пылесосы, беспилотные автомобили. Но в космосе и на Луне цена ошибки неизмеримо больше. Поэтому системы должны быть совершенны.

Как это может быть на автономной базе на Луне? Многие функции должны быть автоматизированы. На, мой взгляд, человек не должен рисковать, вручную выполняя все работы. Тем более, что условия для длительного пребывания человека на Луне далеки от благоприятных. Многое должны взять на себя роботы. Для движущихся колесных роботов, как для беспилотных авто, надо очертить дорожки. Что касается андроидов, то это дело более далекого будущего. Пока что легче выйти человеку в скафандре, чем выпускать андроида.

— А как же американский «Робонавт»? Он же прилетал на МКС, что-то там делал?

— «Робонавт» – это в большей мере первая попытка, как мне кажется, показательное выступление. Та же Boston Dynamics выглядит очень впечатляюще, но как это применять на деле? Я честно затрудняюсь себе это представить. В противном случае, на них был бы огромный спрос со стороны заказчиков.

— А как же Фёдор-Skybot?

— Здесь, как я понимаю, другая схема. Федор ориентирован выполнять приказы оператора, который в 3D-очках им управляет. Это уже вполне рабочая схема, в отличие от полностью автономной работы. Другое дело, что и здесь есть сложности, которые Федор будет отрабатывать на орбите. Наша пилотируемая космонавтика всегда отличалась комплексным подходом. К подготовке привлекались врачи, которые следили за физическим и психическим здоровьем космонавтов-операторов. Как будет чувствовать себя человек в невесомости, которому наденут костюм 3D-реальности, это еще надо проверять.

— То есть это пока лишь первые шажочки, начальные эксперименты?

— Это вопрос времени. Та же «Андроидная техника» — 10 лет назад им никто не верил, крутили пальцем у виска, а сейчас это передний край науки. Думаю, что лет через 10-20 это будет обкатанная до определенной степени технология. Сначала, конечно, на Земле, потому что космос требует гораздо большей стойкости элементной базы. На Земле есть атомные станции, другие места, где ограничена работа человека. Сначала роботы пойдут туда, и лишь потом начнется их массовое использование в космосе. Но проводить первые тесты можно сегодня.

— Как у Института космических исследований продвигается взаимодействие с Роскосмосом? Может быть есть кооперация с другими предприятиями?

— Мы, конечно, часть в Академии наук, но при этом активно участвуем во многих проектах «Роскосмоса». Подчас мы даже конкурируем с предприятиями «Роскосмоса» – иногда мы оказываемся успешнее, иногда они. Я думаю, что не сильно совру, если скажу, что процентов 50-60 космических аппаратов делается с участием ИКИ РАН.

Кроме «Спектра-РГ», о котором мы говорили, в этом месяце произошел запуск ещё 2 аппаратов, в которых мы участвовали. 5-го числа улетел «Метеор-М №2.2», на нем стоят наши звездные датчики и съемочная система нового поколения. А 6-го приборы звездной ориентации начали использоваться в контуре прямого управления, стабильно работают. С 15-го числа началась работа съемочной системы, которая ежедневно передает в наземные приемные пункты изображения 1,5 млн кв. км земной поверхности.

В этом месяце также был запуск четырех спутников Минобороны с помощью «Союза». На нем стоял блок выведения «Волга», на котором установлены наши звездные датчики. После того как ракета «Союз» отделится, блок выведения должен быстро сориентироваться по датчикам. На все про все — не более 200 секунд. Если за эти секунды не определить ориентацию, то блок выведения со всеми спутниками начинает падать. Дальше понимаете меру ответственности. Эта работа для всех незаметна, пишут: «прошел успешный пуск» и так далее. А ведь если все не сработает с филигранной точностью, то будет катастрофа.

В нашей сфере необходимо, чтобы все проходило максимально гладко. У нас жалуются, что старты откладываются, но торопиться никогда не надо. Если все время подгонять, пытаться любимыми силами уложиться в заявленные сроки, можно допустить ошибку, которая приведет в итоге к провалу проекта. Бывает так, что укомплектовать приборами успеваем, а отладить систему, чтобы работала без сбоев – времени нет, надо быстрей запускать. Конечно, сроки должны выполняться, но качество при этом оставаться на первом месте. Королёв говорил правильно — это уже вошло в поговорку: «Если ты сделаешь что-то плохо и быстро, то все это запомнят. А если ты затянешь, но сделаешь хорошо, то все забудут, что ты затянул». Это же так, на самом деле.

— А как на вашей работе сказались санкции?

— Если говорить о нашем отделе, то стало немного хуже. Мы должны делать надежную аппаратуру, применять радиационно-стойкую элементную базу. Конечно, нам в чем-то отказали, пропали возможности по использованию некоторой современной элементной базы. Но, с другой стороны мы стали все больше переходить на отечественную элементную базу. И, как оказалось, стали строить приборы более надежные, чем если бы мы использовали импортные комплектующие. Во всем есть минусы и плюсы. Я могу такие цифры сказать. На конец 1990-х космический аппарат состоял примерно на 80% из отечественной элементной базы, на 20% из импортной. Приборы – в основном наследие советской эпохи. В 2010-х все было наоборот – 20% отечественных, 80% – импортных комплектующих. Сейчас ситуация исправляется – надежных отечественных комплектующих становится больше.