Дэвид Минделл - Восстание машин отменяется! Мифы о роботизации

Сторонники продолжения работы телескопа принялись убеждать лиц из NASA и конгресса в необходимости отменить фатальное решение. Параллельно специалисты в относящемся к NASA Центре космических полетов имени Годдарда начали работать над осуществлением последней серии улучшений «Хаббла» в ходе непилотируемого полета автоматического аппарата. Начиная с марта 2004 года команда более чем из тысячи человек – в основном базировавшаяся в Центре Годдарда, но включавшая специалистов из других многочисленных относящихся к NASA организаций, а также нанятых по контрактам – более года прорабатывала эту задачу, имея целью выполнить операцию в 2008 году. Проект прошел через стадии предварительной оценки.

Майкл Гриффин, скептически относившийся к успеху автоматического аппарата в этой роли, стал администратором NASA в 2005 году. Его недоверие было подкреплено заключением Национального совета по исследованиям США [16], в котором полностью автоматический подход оценивался как чрезмерно рискованный и рекомендовалось прибегнуть к обслуживанию руками астронавтов. Гриффин немедленно отказался от дальнейшей проработки операции обслуживания роботом и вскоре объявил о предстоящем полете шаттла с той же задачей. Он получил обозначение SM4 (сокращение английской фразы «Программа обслуживания номер 4») и в конце концов состоялся в 2009 году как миссия с обозначением STS-125.

Автоматическая операция по ремонту, разработанная в Центре Годдарда, так и не была реализована. Тем не менее она заслуживает внимания с целью сопоставления ремонтных работ в космосе, проводимых роботом и человеком. Более того, планы, разработанные для робота, в итоге повлияли на то, как были спланированы действия в рамках пилотируемого полета, и это дает нам еще один пример совместного развития человеческих и телеуправляемых систем.

Команда из Центра Годдарда пришла к выводу, что планирование автоматической ремонтной программы является чрезвычайно сложной задачей, особенно в отношении инструмента наподобие «Хаббла», который был спроектирован для обслуживания людьми, а не роботами. Капризные гироскопы «Хаббла», например, были «упакованы» глубоко внутри конструкции космического телескопа. Шестерым астронавтам приходилось влезать по пояс внутрь аппарата для их замены. Во время трех предшествовавших программ обслуживания восемь гироскопов были заменены, и каждый раз эта операция была сопряжена с проблемами.

Артур Уиппл, инженер-разработчик систем как для автоматической операции обслуживания, так и для традиционной с участием людей, заключил, что, невзирая на все усилия по автоматизации процесса, «узел, который спроектирован так, что его сложно установить, нельзя упростить, как бы отчаянно вы над этим ни работали». Было сложно представить, что робот сумеет проникнуть внутрь корпуса «Хаббла» тем же образом, как это делал Хоффман, поэтому команда Центра Годдарда в итоге решила установить новые гироскопы на наружной стороне одного из блоков съемочных камер. Также они заключили, что в целом правильно при проектировании предусматривать возможность замены оборудования при помощи робота, то есть устанавливать его снаружи космического аппарата с возможностью простого доступа и демонтажа. Что хорошо для роботов, то хорошо и для людей; что затруднительно для людей, то, как правило, гораздо труднее сделать роботу.

Годдардовцы спроектировали набор экзотических инструментов для открывания створок, их фиксации в открытом положении и для размещения других инструментов. Позже эти приспособления были адаптированы для использования людьми. В полет по последней программе обслуживания, SM4, отправились не только семеро членов экипажа, но еще и 66 ремонтных инструментов, использовавшихся в предыдущих программах. Кроме них имелось более сотни полностью новых инструментов, изначально разработанных для роботов.

Один из этих экзотических инструментов просто крепился на сам аппарат. Инженеры NASA хотели заменить электрические платы глубоко в «потрохах» орбитального телескопа, но возможность ремонта этих плат, в отличие от замененных ранее элементов, не была изначально предусмотрена. Для их замены надо было вывернуть десятки маленьких винтиков. Работая над программой автоматического ремонта, инженеры из Центра имени Годдарда придумали специальную пластину-уловитель, которая крепилась на обшивке «Хаббла». В полете по программе SM4 она позволила астронавтам удалять винты так, что те не улетали прочь, и не попасть снова в ситуацию «великой охоты на винтик». Благодаря этому команда ремонтников сумела выполнить серьезную операцию по замене оборудования, которая потребовала выворачивания более чем сотни винтов, а затем удалить всю пластину-уловитель как единое целое вместе с уловленными ею мелкими деталями. «Проектирование и испытание инструментов для роботов заставило нас по-новому взглянуть на значение специализированных приспособлений для людей», – говорит Уиппл.

Программа SM4, выполненная в ходе миссии STS-125, оказалась наиболее плодотворной из всех программ обслуживания телескопа имени Хаббла. И как минимум отчасти ее успеху способствовали инструменты, созданные для роботов. Также в процессе этой миссии случилось несколько непредвиденных ситуаций, с которыми роботам было бы непросто справиться. Например, однажды астронавт Майк Массимино удалял ненужный поручень, и оказалось, что у одного из удерживавших его болтов сорвалась резьба. Удалить болт при помощи ручного инструмента не получалось. Немного помешкав, Майк просто оторвал весь поручень.

Сопоставляя пилотируемую и автоматическую программы обслуживания, команда Центра Годдарда оценила разницу во времени : автоматическая программа должна была длиться 73 дня, их них 61 день продолжалось само обслуживание. Ее пилотируемый аналог продлился лишь 13 дней от запуска до посадки, при этом работы на «Хаббле» заняли 6 дней.

Уиппл подчеркивает, что обслуживание силами людей эффективно, но ограничено во времени, тогда как автоматические программы могут длиться дольше и не иметь столь жестких ограничений. Задержки в линиях связи еще больше замедляют процесс за счет того, что цикл действия и восприятия реакции на него в каждой удаленной манипуляции посредством роботов особенно растягивается. Уиппл обнаружил тонкую взаимосвязь между факторами стоимости, сложности, необходимого времени и фактором «действующего лица» – робота или человека. Согласно ему, это «совокупность, непрерывная и развивающаяся в направлении от производимой людьми внекорабельной деятельности к использованию автономных роботов».

Как бы ни впечатляла нас история программ обслуживания «Хаббла», по сути, они были механическими операциями, не так уж сильно отличающимися от задуманной еще фон Брауном регулярной замены фотопленки. Уникальные возможности людей обусловлены их ловкостью в выполнении механических манипуляций в сочетании со способностью человека воспринимать физические условия, в которых находится его тело. Но выявленный исследователями из Центра Годдарда фактор времени связывает программы ремонта объектов в космосе с гораздо более широкими аспектами нашей исследовательской деятельности.