Знание-сила, 2001 №11 (893)

Ежемесячный научно-популярный и научно-художественный журнал

Издается с 1926 года

«ЗНАНИЕ – СИЛА» ЖУРНАЛ, КОТОРЫЙ УМНЫЕ ЛЮДИ ЧИТАЮТ УЖЕ 75 ЛЕТ!

Александр Волков

Эти механические существа способны выполнять под водой самые сложные работы. Своим обличьем они напоминают обитателей моря – животных, идеально приспособленных для жизни в водной среде.

…В сумерках гладь волн расступается. Странные тени возникают из моря. Армада причудливых зверей ползет на пляж. Стоит приблизиться к ним, замечаешь, что это роботы. Только они не похожи ни на людей, ни на машины – у них обличье омаров.

Несколько часов назад неподалеку от восточного побережья США их сбросили с самолетов в воду. Они тотчас погрузились на дно моря и приступили к работе: принялись отыскивать и уничтожать мины, сохранившиеся здесь еще со Второй мировой войны. Теперь, завершив дела, они выбрались на берег…

Пока описанная сцена все еще считается фантастичной. Однако, по словам американского биолога и специалиста по роботам Джозефа Айерса, скоро она станет реальностью. Вот уже несколько лет Айерс, директор Северо-восточного океанологического центра, расположенного в Нэенте (Массачусетс, США), проводит опыты с механическими моделями миног и омаров.

Заказчиком выступает министерство обороны США. Благодаря ему бюджет исследований достиг трех миллионов долларов. Интерес военных не случаен. Они надеются, что плавучие роботы станут очищать от мин те участки акватории, куда не доберутся катерные тральщики. В свою очередь, искусственные омары могут проверять качество воды и искать источники ее загрязнения.

Сравнение роботов с подводными животными ни в коей мере не условно. В течение долгого времени ученые наблюдали за движениями рыб и раков, подмечая, как они плещут хвостами, перебирают ногами, размахивают клешнями, поводят брюшком. Все эти движения анализировали компьютеры. По этим данным мастерили копии из металла и пластика. Это помогло создать опытные образцы рыб-роботов и омаров-роботов.

Выбор ученых не случаен. Благодаря эволюции возникли виды животных, которые идеально приспособились к своей среде обитания, в том числе к жизни в морских глубинах. По их образцу и надо мастерить подводных роботов. Без этих подручных нам не исследовать океан. Уже сегодня мы лучше знаем поверхность Луны, чем то, что творится в океане в каких-нибудь двух десятках метров от поверхности волы. А ведь уже в ближайшие десятилетия внимание ученых, инженеров, промышленников будет приковано к этому необъятному миру, омывающему все континенты.

Подводные роботы, используемые в наши дни, слишком громоздки и неуклюжи. Они построены по образцу сухопутных и потому тратят неоправданно много сил, чтобы преодолеть сопротивление воды. Конечно, они не раз выручали нас. В Балтийском море они обследовали затонувший паром «Эстония», в Атлантике – легендарный «Титаник». Эти увальни берут образцы грунта с морского дна, разведывают месторождения нефти и проверяют состояние плотин.

Во всем мире действует несколько сотен подводных роботов самых разных размеров. Все они построены по одной и той же схеме. На огромных металлических рамах закреплены их органы: электродвигатели, прожекторы, видеокамеры и захватные устройства. Искусственная пуповина – длиннюший кабель – связывает этих роботов, еще не рожденных для подводной жизни, с кораблем, на борту которого им жилось бы куда легче. По кабелю подается питание, сообщаются команды.

Оказавшись среди волн, эти горы металла так же неустойчивы, как рулон ватмана, выставленный на ветру. Волны сбивают их с ног. Под водой наблюдаются такие же сильные течения, как в иных реках. Чтобы удержать робота на месте, где ему предстоит работать, надо нарашивать его массу и мощь.

Рядом с этими исполинами (или, если хотите, истуканами), заброшенными в подводный мир, которому они чужды всей своей фактурой, роботы, ставшие персонажами нашего рассказа. так же изящны, миниатюрны и эффективны, как персональный компьютер по сравнению с ЭВМ начала восьмидесятых годов. Прежние исполины преодолевали стихию. Новые подводные роботы во всем послушны ей. Их тела угодны океану; эта среда обитания предназначена для них.

Морская фауна обширна. Среди ее изобилия ученые недаром остановили свой выбор на омарах – морских раках. Они – готовые прототипы для «биоботов» (биологических роботов). Они сложены так, что могут без особых усилий плыть против течения. Их биомеханика идеальна. Очутившись среди волн или попав на стремнину, омары ловко орудуют клешнями и хвостом (точнее, хвостовым веером), уверенно продвигаясь вперед. Восемь ходильных ног помогают омарам взбираться на любые препятствия.

Все больше западных фирм занимаются подражанием природе, снаряжая в путь роботов и заново открывая для себя основы бионики. Природа давно перепробовала возможные варианты и остановилась на лучших. Люди могут сберечь немало времени и сил, если возьмут готовые образцы, давно отмеченные печатью естественного отбора Например, чтобы справиться с течением, можно обременять робота лишней массой, а можно приделать к нему… плавники. Они помогают рыбам удержать тело в нужном положении; они и робота сделают устойчивым.

В подводном мире есть много своих секретов. Так, американская фирма «IS Robotics», создавая машину, которая могла бы отыскивать и обезвреживать мины на прибрежных отмелях, взяла за образец краба. У этого морского жителя центр тяжести расположен очень низко, поэтому даже сильные приливные волны не могут опрокинуть краба. Он всегда твердо стоит на ногах, а когда начинает штормить, зарывается глубже в песок. Именно этими способностями ученые стремятся наделить робота, названного ими «Ариэль». В чем-то они намерены даже превзойти природу. Если механический краб упадет на спину, он – в отличие от своего образца – легко может снова перевернуться, хотя и весит целых одиннадцать килограммов. На военно-морской базе во Флориде уже опробуют этого робота.

Другие роботы, сотворенные по подобию рыб, могли бы неделями и даже месяцами сновать в толше воды, проводя нужные измерения или выполняя иную работу. Так, в Японии, в Токийском университете, под руководством профессора Наоми Като проводят опыты с роботом, напоминающим морского окуня. Образчики механических рыб уже давно рассекают волны в лабораторных бассейнах. Тэрада Юдзи из компании «Мицубиси хеви индастриз» изготовил рыбу- робота, очень похожую на латимерию. Ее движитель – гибкий плавник. Это – стальная пластина толщиной менее одного миллиметра. Она встроена в хвост рыбы и управляется с помощью дистанционного пульта. Само тело рыбы сделано из силиконовой смолы. В воде этот материал так же матово поблескивает, как настоящая чешуя. Глядя на неторопливую машину, плывущую в глубине аквариума, трудно отделаться от мысли, что перед вами настоящая латимерия.