Роботы в космосе давно не плод воображения писателей-фантастов, а реальность. Казалось бы, исследования космического пространства начались только в XX веке, и вот уже роботизированные помощники сопровождают космонавтов, работают на космических станциях, ремонтируют оборудование, исследуют космос и познают новые грани Вселенной. 

Как появились роботы в космосе

Днем начала космической эры человечества считается 4 октября 1957 года. Тогда СССР отправил первый искусственный спутник Земли ПС-1. Через год в космос полетел американский спутник «Эксплорер-1». Позже к освоению космического пространства присоединились Великобритания, Франция, Япония, Китай и другие страны.

Первые исследования и попытки создания космических роботов были предприняты в 1960-е годы. В 1970-м советскими учеными был запущен в космос первый в мире планетоход — «Луноход-1». Внешне самоходный аппарат представлял собой металлическую конструкцию на колесах и весил 756 кг. Конечно, роботом в современном понимании его можно назвать с большой натяжкой, ведь он был не автономный, а дистанционно-управляемый. На протяжении 10 месяцев планетоход изучал космические излучения, поверхность и грунт Луны. Его работу продолжили «Луноход-2» и «Луноход-3».

В 1976 году на Марсе приземлилась пара американских космических зондов — «Викинг-1» и «Викинг-2». Орбитальные аппараты проводили исследования местности и биологические эксперименты, фотографировали и собирали данные с поверхности планеты. Неожиданно удалось обнаружить химическую активность в почве Марса. 

Год спустя изучать Солнечную систему стали автоматизированные зонды «Вояджер-1» и «Вояджер-2». Роботы были разработаны НАСА для проведения исследований недалеко от Сатурна и Юпитера. После ряда открытий (вулканы на спутнике Юпитера, аномалия колец Сатурна) зонды были отправлены изучать космическое пространство вблизи Плутона, Урана и Нептуна.

В 2003 году на Марс были доставлены американские шестиколесные роботы-марсоходы Spirit и Opportunity. Роверы обнаружили на планете следы воды и глинистые минералы. Связь со Spirit была потеряна в 2010 году, а Opportunity в 2015-м прошел дистанцию в 42 км, побив рекорд советского «Лунохода-2» (39 км). 

В 2012 году российскими учеными был создан телеуправляемый человекоподобный робот SAR-400 наподобие Робонавта-2. Помощник космонавтов полностью копировал движения оператора, одетого в специальный костюм, и выполнял мелкую механическую работу. Использовался этот робот для работы в космосе (вне космической станции) и внутри МКС, для сервисных и аварийных задач, а также для проведения исследований и опытов. В этом же году в Германии был разработан и отправлен в космос женоподобный робот-гуманоид AILA ISS со схожим функционалом. 

В 2013 году японская компания Dentsu создала гуманоидов-двойников Киробо и Мирата (Kirobo и Mirata). Робот Киробо ростом всего 34 см и весом 1 кг был оснащен камерой для распознавания лиц, обладал разговорными навыками. Он был доставлен на космическую станцию в качестве помощника астронавтам, а его резервная копия Мирата участвовала в образовательных детских мероприятиях на Земле. 

В это же время созданный немецкими учеными еще в 2009 году андроид Justin отправился в космос. Космическая версия робота должна была ремонтировать и дозаправлять спутники. Джастин управлялся оператором с Земли с помощью дисплея и экзоскелета. В 2018-м исследователи предположили, что модифицированная версия этого человекоподобного робота, наделенного искусственным интеллектом, способна колонизировать Марс.

В 2016 году впервые появились новости о проекте FEDOR (Final Experimental Demonstration Object Research), созданном по заказу МЧС России. Основой для этой модели послужили роботы SAR-400 и SAR-401. В 2019-м робот Федор в космосе решал тяжелые и опасные задачи на борту космических кораблей и за их пределами. Его обучили открывать двери, работать с дрелью, отверткой и фонариком, стрелять, ремонтировать, а также понимать речь космонавтов и отвечать на вопросы. 

В 2018 году компания SpaceX отправила на МКС своего робота Саймона (CIMON, или Crew Interactive MObile companioN) с искусственным интеллектом. Умная летающая сфера с мультяшным лицом на экране должна была помочь космонавтам в проведении экспериментов и исследований, стать ИИ-ассистентом экипажа. 

Примерно в это же время небольшой японский дрон Int-Ball, изготовленный с помощью метода 3D-печати, снимал на камеру проводимые на космической станции эксперименты. Он на 10% уменьшил объем работы астронавтов. 

Что делают роботы в космосе

Роль роботов в космосе велика: они работают на космических станциях и кораблях, изучают планеты и спутники, помогают космонавтам в проведении опытов и исследований, трудятся в сложных и опасных условиях. 

✔ Изучение местности

Роботов направляют на различные космические объекты, непригодные для жизни и нахождения на них человека. 

✔ Работа в экстремальных условиях

Роботы могут работать при высоких и низких температурах, радиоактивном излучении, высоком давлении и т.д.

✔ Улучшение технических возможностей

Роботы способны ремонтировать космические станции, корабли и спутники. Они проводят диагностику, меняют поврежденные детали, выполняют трудоемкие задачи в невесомости.

✔ Помощь в исследованиях астронавтов

Роботы могут выполнять рутинные операции и задачи, собирать данные и образцы, помогать в более сложных заданиях.

✔ Поиск жизни

Роботы могут быть отправлены на планеты и экзопланеты для поиска признаков жизни и условий, благоприятных для жизнедеятельности. 

✔ Колонизация других планет

Роботы могут стать основой для колонизации других планет: исследовать ресурсы, помогать в подготовке миссий, выполнять строительные работы.

Какими бывают космические роботы

Для разных космических миссий используются разные типы роботов. Они отличаются внешним видом, оснащением, функциями и задачами.

◉ Манипуляторы

Роботизированные устройства с механическими инструментами или руками, созданные для ремонта и обслуживания оборудования, перемещения предметов, помощи в экспериментах, выполнения задач, требующих точности и аккуратности.

Роботы-манипуляторы: Canadarm2, Dextre

◉ Зонды

Роботы, исследующие космическое пространство без физической посадки. Они используют камеры и другие инструменты для изучения условий на других планетах.

Роботы-зонды: «Вояджер-1» и «Вояджер-2»

◉ Роверы

Мобильные роботы, оснащенные колесами или гусеницами для передвижения. Используются для исследования поверхности планет и спутников. Например, луноходы и марсоходы.

Роботы-роверы: Opportunity, Curiosity

◉ Дроны

Беспилотные летательные аппараты, исследующие атмосферу и поверхности космических объектов. Благодаря камерам и специальным инструментам такие роботы могут собирать данные в труднодоступных и недоступных для людей местах. 

Роботы-дроны: SPHERES, CIMON, Int-Ball

◉ Антропоморфные роботы

Человекоподобные роботы в космосе проверяют системы жизнеобеспечения космического корабля, помогают в проведении опытов и выполняют различные технические задачи, опасные для экипажа.  

Роботы-гуманоиды: Робонавт-2, FEDOR

◉ Компаньоны

Такие роботы являются не только хорошими ассистентами в решении задач, в том числе интеллектуальных, но и поддерживают космонавтов морально, скрашивают их одиночество.

Роботы-компаньоны: Kirobo, Astrobee, CIMON

◉ Автономные робототехнические системы

Автономные системы могут выглядеть по-разному, важно, что они способны принимать решения и выполнять задачи без прямого участия человека. Алгоритмы искусственного интеллекта и встроенные датчики позволяют им адаптироваться к нестабильным условиям космической среды, самостоятельно ориентироваться в пространстве.

Автономные роботы: аппараты серии «Вояджер», CIMON

◉ Аватары

Это роботы с технологией телеприсутствия: благодаря различным камерам, микрофонам и датчикам оператор может общаться через робота, получать от него сенсорную информацию о внешней среде, дистанционно действовать через это устройство и оценивать, как среда на эти действия реагирует. В некоторых случаях человек осуществляет управление с помощью экзоскелета – робот точно повторяет движения специального костюма, надетого на оператора. Многие роботы-аватары способны переключаться и в автономный режим работы.

Роботы-аватары: Джастин; FEODOR; CIMON

Перспективы развития космической робототехники

В последние годы в космосе все чаще используются роботы с искусственным интеллектом, способные собирать и анализировать данные, делать прогнозы. Новые модели будут выполнять все более сложные и кропотливые задачи. 

Например, Индия планирует в 2024 году запустить на орбиту робота-гуманоида Vyommitra. Этот человекоподобный робот в женском обличии проверит работу систем жизнеобеспечения космического корабля «Гаганьян» перед тем, как на него отправятся люди. Она также общается на нескольких языках и способна отвечать на вопросы центра управления полетом.

А в Самарском национальном исследовательском университете имени С.П. Королева разработали проект роботизированного комплекса для автоматического спасения космонавтов, оказавшихся в открытом космосе без крепления к космическому кораблю. Наноспутник-спасатель догонит улетающего от станции космонавта и возьмет его на буксир.

Развитие и использование робототехники и новых технологий в исследовании космоса открывает большие возможности освоения новых планет и галактик. Роботы-исследователи, строители и помощники астронавтов способны выполнять задачи качественно и быстро, изучать труднодоступные и опасные места, ассистировать в опытах, а космические миссии могут проходить и вовсе без непосредственного участия человека.

Виктория РОДИЧЕВА

Изображения: Freepik; НАСА; РИА «Новости»; Business Wire; «Роскосмос»; Европейское космическое агентство; инфографика автора

Подписывайтесь на каналы Let AI be в Telegram и «ВКонтакте» — оставайтесь в курсе главных новостей в сфере искусственного интеллекта!