Нэнси Аткинсон - Непридуманные космические истории

– Когда была прекращена эксплуатация космических шаттлов, – объясняет Сеполлина, – первое, чем мы занялись, – это размышлениями о том, как бы мы могли выполнять орбитальные операции вроде ремонта, обслуживания или научных изысканий как раньше, но без астронавтов и космического корабля. Весь предыдущий путь развития привел нас к идее создать робота, который мог бы действовать как космический тягач, только без водителя. Он сможет добираться до спутников, которые «заболели», – таких, каким требуется ремонт, или, может быть, неправильно раскрылась антенна, или они нуждаются в дополнительном топливе.

В отделе обеспечения обслуживания спутников были разработаны интеллектуальные программы, которые смогут управлять таким «тягачом», чтобы он мог в автономном режиме догнать потерявший управление спутник или вращающийся метеороид.

– Даже если наш объект, космический аппарат или метеороид, будет кувыркаться, поворачиваться и вращаться, – говорит Сеполлина, – роботизированные манипуляторы нашего тягача достаточно умны, чтобы понять характер движения такого объекта, рассчитать скорость вращения и ухватить его.

Фрэнк Сеполлина с роботом-манипулятором фирмы Motoman в Центре роботизированных операций. Источник: Нэнси Аткинсон

Хотя идея заключается в том, что аппарат будет автономно сближаться и стыковаться с нужным объектом в космосе, замечательная особенность этой системы, говорит Сеполлина, в том, что операторы на Земле смогут управлять роботом-манипулятором удаленно, выполняя, таким образом, тончайшую работу. На случай необходимости ремонта спутника в космосе этой командой разработаны схемы операций, не зависящие от вида и конструкции спутника-цели.

Чтобы обеспечить эту возможность, NASA начало сотрудничать с инженерами, разработавшими хирургический робот «да Винчи», который может выполнять сложные хирургические вмешательства в телеоператорном режиме – от крошечных, производимых компьютером разрезов для кардиохирургии до удаления раковых опухолей. И хирургический, и космический роботы используют систему трехмерной визуализации, чтобы их действиями можно было управлять издалека.

В лаборатории роботизированных операций стены выкрашены в черный цвет, а окна задернуты плотными шторами, поэтому, когда выключается свет, в помещении сгущается настоящая космическая тьма.

– У нас есть искусственные источники света, которые имитируют сияние, отблески и мерцание, характерные для космоса, – объясняет Сеполлина, – и этот зал превращается в тренажер с погружением, где находятся полноразмерные макеты частей нескольких разных спутников, и наши «робоводы» могут практиковаться с ними в довольно схожих с реальностью условиях, видя на экранах своих компьютеров то же самое, что они наблюдали бы, если бы наш «тягач» уже работал на спутнике, летящем в космосе. Мы тренируемся, тренируемся и тренируемся, чтобы быть уверенными, что те сложные навыки, которые мы стараемся выработать, действительно доступны для освоения.

Недостатком, присущим телеуправляемым роботам, является то, что они действуют медленнее, чем мог бы находящийся на их месте человек.

– Но зато они не просят есть и не хотят спать, – улыбается Сеполлина. – И мы можем организовать посменную работу «робоводов» здесь, на Земле.

Какие же спутники можно будет таким образом починить?

– На высоких геосинхронных орбитах накоплено оборудования на миллиарды долларов, – говорит Сеполлина об орбитах, высота полета спутника на которых примерно составляет 35 786 км над Землей [108]. Орбиты такого типа представляют собой идеальное расположение для приблизительно четырехсот [109]метеорологических, связных и наблюдательных спутников. – Там, куда вообще не мог долететь шаттл, находятся аппараты NASA, Национального управления США по исследованию океанов и атмосферы, военные и коммерческие спутники. Это большое количество наших потенциальных клиентов.

Камеры, мониторы и компьютерные рабочие станции – это глаза и мозг испытательного центра, и операторы, такие как запечатленный на снимке Джо Изли, могут с их помощью без помех наблюдать в деталях, что делают роботы, которым они отдают команды. Источник: NASA / Центр космических полетов имени Годдарда / отдел обеспечения обслуживания спутников

Набор роботов и макетов оборудования в Центре роботизированных операций при отделе обеспечения обслуживания спутников в Центре космических полетов имени Годдарда помогает имитировать и отрабатывать на практике задачи обслуживания спутников, такие как операция по безопасному захвату спутника-клиента. Источник: NASA / Центр космических полетов имени Годдарда / отдел обеспечения обслуживания спутников

Запуск космического аппарата Restore-L запланирован на 2019 год, и его задачей станет встреча, стыковка, дозаправка и перевод на другую орбиту с целью продления срока службы правительственного спутника, чье название пока не разглашается. Если этот проект окажется успешным, то можно надеяться, что технологии орбитального обслуживания космических аппаратов будут использоваться в других проектах NASA, в том числе научно-исследовательских. Кроме того, при том что эта техника разрабатывается в NASA, есть надежда, что она сумеет дать начало новой технологической отрасли обслуживания спутников.

Именно об этом и мечтает Фрэнк Сеполлина.

– Меня всегда поражало, как же так мы просто бросаем сломавшиеся спутники на орбите, – расстраивается Фрэнк. – Мне казалось, должен быть способ их чинить, ради как экономической выгоды, так и той пользы, которую научные аппараты могут принести ученым. Мне хотелось отыскать возможность чинить и совершенствовать спутники в полете.

При помощи транспортной пилотируемой системы Space Shuttle Сеполлине и его команде удалось выполнить шесть экспедиций обслуживания (пять к «Хабблу» и одну – для ремонта спутника Solar Max). Так что, несмотря на то что идея не новая, отдел обеспечения обслуживания спутников разрабатывает телеоператорную технологию, которая необходима для ее успешной реализации.

– Шаттлов теперь нет, но из опыта работы с астронавтами мы взяли все самое лучшее и адаптировали применявшиеся ранее инструменты для того, чтобы их могли использовать роботы, – объясняет Сеполлина. – Мы надеемся, что достигнем той точки, когда, как это было с «Хабблом», мы сможем продлить срок работы спутника на много-много лет.

Начиная с 2011 года на Международной космической станции проводится эксперимент Robotic Refueling Mission [110], который демонстрирует возможности средств, технологий и методик для обслуживания спутников, разработанных в отделе обеспечения. В его рамках операторы из Космического центра имени Джонсона в Хьюстоне, США, управляют сконструированной канадскими инженерами рукой-манипулятором и большим двуруким роботом под названием Dextre [111], которые располагаются на борту МКС снаружи. На станцию будет доставлена новая экспериментальная база для проверки и испытаний новых режимов использования роботов. Идея, опять же, состоит в том, чтобы в конечном итоге разработать технологию для обслуживания спутников, а затем предоставить ее коммерческим компаниям, которые смогут развить на ее основе бизнес.