17.08.2016

Роботы: характер – суровый, внешность – рыжая, увлечения – экстрим

Высокая горделивая башня, похожая на корону ферзя, и длинное четырехэтажное здание у ее «подножия» – и есть ЦНИИ РТК. Проходная – и мы внутри.

- Помню, однажды к нам пришел один журналист и был страшно разочарован. Я, говорит, думал у вас тут паучки электронные по стенам бегают, роботы разгуливают, а у вас – голые стены, – встречает нас на входе Александр Железняков – советник директора-главного конструктора ЦНИИ РТК, эксперт в области космонавтики, писатель и журналист, автор книг: «Секретный космос. Были ли предшественники у Гагарина?», «Секретный космос: мифы и фантомы на орбите», «Первые в космосе. Как СССР победил США?», «Секреты американской космонавтики» и многих других.

Стены в ЦНИИ РТК и впрямь голы, как в первый день творения. Дневной свет, проникающий через гигантские окна, делает их еще невиннее. Александр Железняков ведет нас куда-то вниз. Через полминуты перед нами – оранжевые тумбочки на колесах. Это – роботы. Свой срок они еще не отслужили, но поскольку их используют как образцы при разработке новых моделей, они скучают в музее института. ЦНИИ РТК не занимается производством бытовых андроидов (человекоподобных роботов). В нашей стране это в основном удел частных фирм и учебных институтов. Направление ЦНИИ РТК – экстремальная робототехника. Ею на постсоветском пространстве занимаются единицы.

- То есть мы разрабатываем устройства, которые нужны в неблагоприятных для деятельности человека условиях, – поясняет Александр Борисович. – Это и космос, и территории, пострадавшие от техногенных аварий и катастроф.

Дата рождения института – 1968-й год. А экстремальная робототехника в ЦНИИ РТК стала активно развиваться в пору ликвидации аварии на Чернобыльской АЭС.

- Тогда в нашей стране роботов, способных работать в условиях радиационного излучения, не производили, и первое, что было сделано, – закуплены устройства в Японии и в Германии. Хорошие, скажем так, машины, но как только их поставили на Чернобыльскую АЭС, через сутки они вышли из строя. Наши специалисты нашли простое, но нетривиальное решение– стали использовать не зарубежных роботов, а наших, на лампах работающих. Тоже «умных», но с другой элементной базой, способных работать в условиях радиационного излучения. Это оказалось самым правильным. Но самым главным последствием работ в Чернобыле стало зарождение экстремальной робототехники. Оно тесно переплелось с первым нашим направлением– фотонной тех­никой. Такая техника – это устройства, работающие с использованием изотопных материалов. Радиационное излучение можно использовать и на благо человека. Вот это совмещение робототехники и фотонной техники и породило то, что называется радиационной разведкой. Роботы-разведчики, которых мы разрабатываем, предназначены для проведения разведки, составления карт радиационной обстановки местности, выявления источников этого излучения и их обезвреживания.

Самая яркая страница их применения – это, пожалуй, операция в Грозном, когда был разрушен химкомбинат, и, разумеется, нашлись умники, которые похитили несколько капсул с радиоактивными материалами. Тогда с помощью этих оранжевых «коробок» на колесах силовики МЧС капсулы нашли и обезвредили.

- Вот, пожалуйста, это просто мобильная платформа, на нее можно ставить различное оборудование, и решать она будет соответствующие задачи: радиационная разведка местности, видеосъемка и т.д., – объясняет Железняков. – Сейчас она разрабатывается именно как платформа, изучаются принципы ее движения и возможности самостоятельно выбирать маршрут движения, огибать препятствия. На ней устанавливается «автопилот» – бортовой компьютер, а еще видеокамера, которая позволяет управлять ею и в телеоператорном режиме.

- Это наши роботы-разведчики в различных модификациях. Вот это тоже хорошая платформа как раз за счет оборудования, которое установлено на ней. Как раз вот датчик радиационный. Она может передвигаться по поверхности. Но это не интеллектуальный робот. Им надо управлять оператору либо по кабельному или радиоканалу, если позволяют условия. И с его помощью обнаруживается наличие источника излучения, определяется направление и его местоположение. Дальше за счет вот этого вот захвата можно этот источник взять и поместить куда-то. Обычно сюда, – показывает на бок машины, – устанавливается контейнер с крышечкой, куда загружается этот источник.

- А вот это очень интересная разработка – DORES. Мы производили ее по заказу Немецкого аэрокосмического агентства. Это наземный манипулятор. Чем он интересен? Тем, что вот эти вот модульные шарниры являются унифицированными. За счет этой унификации можно строить, здесь предполагается фиксация, захват некоего рабочего инструмента, то есть он может собирать различные конфигурации манипулятора. В этой работе изготовление лётного экземпляра не предполагалось. Речь шла только о создании наземного манипулятора, на котором отрабатывались перспективные технологии. Дальнейшего продолжения работа не получила, мы отчитались наземным манипулятором, а дальше немцы действовали самостоятельно.

- В нашем институте в 1980-е годы был создан манипулятор для корабля «Буран», – показывает Александр Железняков на огромную 15-метровую «руку».

- Это спускаемый аппарат космического корабля «Союз ТМА-20». Мы обеспечивали мягкую посадку всех других кораблей типа «Союз» и конкретно вот этого аппарата, а они нам, видите, написали...

Увидеть полный цикл производства не удалось – не пустили. Но кое-что разрешили. Например, спуститься в цех.

- Первый этап – эскизный проект, предварительное проектирование, когда выполняются расчеты, составляются модели. Грубыми мазками накидывается общая картинка робота. Второй – разработка конструкторской рабочей документации. Это чертежи, электрические схемы. Потом идут закупка комплектации и изготовление опытного образца. Вот сейчас мы спустимся в цех и увидим часть одного из этапов – изготовление отдельных деталей, – наш второй собеседник – заместитель главного конструктора ЦНИИ РТК, Алексей Градовцев ведет нас на улицу в соседний вход.

В небольшой комнате, где мы оказываемся, сбоку стоит компьютер, посередине – большая стальная коробка. Это станок. На мониторе компьютера изображение какой-то зеленой штуковины.

- Вот видите, спроектированная деталь сейчас будет передана на изготовление прямо на станок.

«Коробка» включается, начинает гудеть и фыркать.

Изготовление детали займет не меньше нескольких часов, поэтому мы идем в соседнюю комнату на так называемый «Плоский стенд».

- Называется он так потому, что там в свое время испытывался манипулятор для «Бурана», – объясняет Алексей Градовцев. – Плоский – потому, что там специально выравнивали пол. В космосе – невесомость, там мощные приводы не нужны, а с приводами для космоса он здесь – на Земле – не заработает. Чтобы эту проблему решить, нужна идеальная плоскость, по которой манипулятор сможет скользить на опорах. Когда манипулятор лежит и движется на опорах в горизонтальной плоскости, его двигателям не требуется удерживать массивные звенья, преодолевая действие силы тяжести. Такой способ разгрузки называется пассивным.

На плоском стенде пол, действительно, безупречно гладкий. На нем стоит много стальных «коробок». Все они неизменно наполнены металлической стружкой и технической эмульсией, до неприличия похожей на молоко. Шило станка с остервенением во что-то впивается, «молоко» льется, очередная деталь изготавливается.

- Следующий этап – этап испытаний. Если грубо – вот вам весь цикл разработки робота, – продолжает Алексей. – Сейчас мы поднимемся в рабочую лабораторию. Там собирают конструкцию, делают монтаж, припаивают элементы.

Рабочая лаборатория – на пятом этаже. Это небольшая комната, до отказа забитая столами, проводами, компьютерами, какими-то электронными табло, оранжевыми чемоданчиками и, конечно, роботами.

- К нам приехала пресса, сейчас будут все снимать на скрытую камеру, – знакомит нас с сотрудниками Алексей. – Как раз сейчас у нас стоит робот – РТК-08, который делали по заказу МЧС. Это робот среднего класса, предназначенный для радиационной разведки. В конце 2010-го года мы поставили этот робот МЧС, а сейчас он приехал к нам на плановую проверку, так что вам повезло увидеть его воочию.

Этот «чемодан» – радиоуправление робота. Поднять его одной рукой не удалось. Килограммов двадцать он весит.

- А вот это – робот легкого класса. Он тоже входит в состав робототехнического радиационно-разведывательного комплекса МЧС.

- Сейчас мы разрабатываем универсальную поворотную платформу для МКС, которая обеспечит очень точное позиционирование и ориентирование полезной нагрузки – различной научной аппаратуры МКС. Влево и вправо она ориентируется с большой точностью. Не очень презентабельный вид, зато настоящий.

- Это силовой нагружатель для космонавтов, – продолжает Алексей. – Сам нагружатель – это вот этот блин. Космонавтам нужны физические нагрузки, они садятся и отжимаются. Там есть пульт управления, который считает, сколько упражнений сделал космонавт. А это у нас проводятся ресурсные испытания, которые покажут, сколько нагружатель проработает, поэтому просто прицепили привод.

Любой робот в целом состоит примерно из одних и тех же функциональных блоков, как и биологический организм. Это пять основных подсистем: двигательная или исполнительная подсистема; подсистема энергоснабжения (аккумуляторы); подсистема связи (проводная или беспроводная) с пультом управления; подсистема управления (программное обеспечение, задающие устройства – джойстики, экзоскелеты); сенсорная подсистема (система очувствления) – то, чем робот «чувствует» внешний мир (техническое зрение, датчики касания и бесконтактного измерения расстояний и т.д.).

- Фактически в ЦНИИ РТК идет разработка самой концепции, макет, металлические детали мы делаем сами, а многие комплектующие – всю электронику, телекамеры, аппаратуру связи – закупаем, конечно. Во многом это сборочное производство, – рассказывает Градовцев.

- Но роботами пользуются не очень часто?

- Да нет, пользуются. От МЧС постоянно приходит обратная связь: вот это поправьте, это сделайте удобнее. И сейчас у нас еще один заказ от МЧС – в конце этого года мы должны будем поставить для них еще одного робота.

- А основная причина отказов? Несоответствие электроники, механики?

- Понимаете, отказ связан с рекламацией. А у нас рекламации приходят нечасто, если в изделии что-то не так. То, о чем я говорю, это какие-то мелкие недоработки: кнопочки на пульте поменяйте местами или какой-нибудь контакт у них отошел, сделайте более надежным. Ну, это такие мелочи. Большая проблема, например, – это аппаратура связи. И не потому, что мы плохое покупаем, мы покупаем то, что есть на сегодняшний день в производстве. И с этим часто бывают проблемы, потому что тут вопрос дальности связи, надежности связи. На каком-то показе, например, демонстрируется одновременно сто роботов – получается эффект наложения. Вот этот момент критичный еще. По аккумуляторам большая проблема, потому что всегда хочется сделать батарейку поменьше, но чтобы энергии она давала побольше. Вот, например, здесь, – показывает на «рыжего», – стоят два аккумулятора, каждый из которых весит примерно по 20 кг. Хватает их обоих на два часа активной работы. Или вот сейчас в новом образце – 4 часа. Тип аккумуляторов – кислотный, но сейчас идет переход на литий-полимерные, они более энергоемкие. У нас еще импортную комплектацию не всегда получается применять, особенно для космоса или для Минобороны. Это просто по правилам делать нельзя – нужна отечественная. Отечественной нет. В последнее время есть сдвиг, стало хотя бы что-то отечественное появляться.

- Не так давно Центр «Сколково» озвучил вот такие данные по распространению роботов на 10 тысяч работающих в разных странах: Япония – 339 роботов, Китай – 21, Россия – 1 робот. Почему у нас не приживается робототехника?

Когда у нас говорят о робототехнических устройствах, в большинстве своем под ними понимают и то, что мы называем игрушками. Те роботы, которые выпускаются в обилии в Японии, Южной Корее и в Штатах очень часто ориентированы не на решение каких-то определенных задач, связанных с деятельностью человека, а на выполнение социальных функций. Возьмем ту же Японию. Масса роботов, сложных и интересных в техническом плане, тем не менее разработаны в виде собачки Айко или футболиста, робота-сиделки. То есть определенная социальная ориентация для людей, для их быта. Я согласен, что у нас в стране подобного нет. Это связано и с нашим менталитетом. В той же самой Японии, в тех же Штатах менталитет людей таков, что он предполагает некую обособленность, свой мирок. У нас и в советское время, и сейчас человек связан с неким коллективом, обществом. Вот если изменится эта социальная расстановка приоритетов, тогда, конечно, возникнет и у нас необходимость в производстве этих роботов. Сейчас при создании роботов мы ориентируемся все-таки на то, что очень любим: экстремальную робототехнику. Почему появились бытовые роботы на Западе? Потому что возник кризис между людьми– компьютеры, телевидение. У нас тоже это есть, но это не так сильно проявилось.

- Какие в целом есть проблемы у отечественной робототехники?

Проблемы, конечно, существуют. Это связано и с недостатком финансов, и с тем, что в 1990-е годы с дотациями было совсем плохо, что привело и к дефициту кадров, и к старению оборудования. Все эти последствия мы испытываем до сих пор, и в одночасье эти проблемы не устранить. Но все равно говорить о том, что мы продолжаем сваливаться в яму, нельзя. Во-первых, государство обозначило робототехнику как одну из приоритетных задач нашего экономического развития. Это предполагает соответствующее внимание и финансирование. Будем надеяться, что в ближайшее время это даст определенные результаты.

- В принципе, мы в состоянии сейчас выполнить проект, сходный по своим параметрам с Curiosity?

Боюсь, что нет. Если Вы хоть немного следили за последними событиями в ракетно-космической отрасли, то Вы знаете, что наш «Фобос-Грунт» полетел не туда, куда надо, а в Тихий океан из-за соответствующей элементной базы. Это раз. Второе– то, что я уже упомянул, – кризис 1990-х годов, который очень проредил ряды специалистов. Третье – как ни крутите, оборудование, на котором производится та же самая ракетно-космическая техника, стареет. Нужны значительные финансовые средства, чтобы обновить станочный парк. Мы сейчас имеем достаточно хорошие технические разработки, но иногда не можем обеспечить выпуск изделий соответствующего качества – не хватает оборудования. Мы перешли на компьютеры, но забыли, что нужны и токарные, и фрезерные станки. Причем точность у них сейчас уже нужна не такая, какая была двадцать лет назад. Хотя сейчас как раз озадачились обновлением станочного парка на предприятиях ракетно-космической отрасли, потому что одно из следствий старения оборудования – частое падение ракет не туда, куда надо. Ошибки были какие-то фантастические. Например, при сварке капелька попала в трубопровод. В результате при подаче топлива образовалась пробка, двигатель отключился. Ракета упала. Снижение общей культуры производства, и контроль качества пострадал. То есть при наличии достаточного оборудования и финансирования мы могли бы создать подобный Curiosity марсоход, там ничего сверхъестественного нет. Но пока создать нечто подобное мы не можем. А вообще на нем стоят российские приборы, которые достаточно эффективно работают. У нас еще в начале 1970-х годов по Луне бегали луноходы, которые были и больше, и тяжелее Curiosity. Очень хорошо бегали, а условия там даже похуже, чем на Марсе. Головы у нас, к счастью, есть. Не все еще уехали, и стариков еще достаточно.

- Вы когда-то говорили, что в 2012-м году должен был быть создан эскиз буксира с ядерным двигателем в рамках проекта пилотируемого полета на Марс. Создан?

На Марс мы можем полететь не раньше 2035-го года. Эскизный проект разработан, анализируется специалистами. Вероятно, во второй половине этого года состоится защита этого проекта, после чего будет принято решение о дальнейших работах. То есть этот проект никуда не делся, он ведется. И если Вы помните, начало летных испытаний этого межорбитального буксира с ядерной энергетической установкой планируется на конец 2010-х годов.

- Если говорить в целом, мы сильно отстаем от США в вопросе пилотируемого полета на Марс?

Да нет. Сейчас полет на Марс у американцев не значится как первоочередная задача. Они сместили акценты и собираются в первую очередь лететь на астероиды. Это и ближе, и быстрее, и с энергетикой проще. Мы тоже активно пока не говорим о марсианском полете. Наше правительство так и не утвердило марсианскую программу. Все эти работы носят, скорее, инициативный характер. Но кто будет первым на Марсе – пока еще вопрос открытый. Необязательно это будут американцы. Это должна решить не ракетно-космическая отрасль, а государство. Если скажет лететь, полетим. В принципе, 2035-й год, который я озвучил, это пока еще реальный срок, к которому можно успеть разработать соответствующую тяжелую ракету, межорбитальный буксир, межпланетный космический корабль.

- Как Вы относитесь к развитию кластера суборбитальных полетов?

Все разработки по созданию суборбитальных космических аппаратов сосредоточены в руках западного частного бизнеса. Это компании Space X, XCOR Aerospace и другие западные фирмы. Все они разрабатывают их только в целях космического туризма. С точки зрения пилотируемой космонавтики суборбитальные полеты интереса не представляют. Они были совершены на раннем этапе и только в Америке– всего два полета. За счет этих полетов американцы хотели завоевать приоритет в пилотируемой космонавтике. После того как мы начали сразу с орбитальных полетов, американцы тоже от этого отказались. По деньгам весьма затратное мероприятие, а эффект совсем небольшой. Пребывание в невесомости пять минут нельзя сравнить с пребыванием в невесомости в течение многих часов и суток. Эксперименты можно провести в ограниченном объеме, например, по микрогравитации. У нас сейчас этой программы нет. Проводим только редкие пуски метеорологических ракет для изучения верхних слоев земной атмосферы. У нас нет и спроса на этот вид туризма– это все-таки 100-200 тысяч долларов за один билет – не такое уж большое число людей наберется, которые могут себе это позволить. Поэтому нет и предложения. В Америке люди богаче, востребовано это больше. А вообще это, действительно, аттракцион. Хотя в небольшом объеме эти разрабатываемые летательные аппараты предполагают использовать и для научных целей – для исследования верхних слоев земной атмосферы и т.д. У меня отношение к этому виду туризма не очень хорошее, потому что, думаю, все быстро «наедятся» этими полетами. А еще, не дай Бог, случится хоть одна авария с одним из таких летательных аппаратов, и тогда мы опять будем отброшены на 10-15 лет назад.

- Какие конкретные роботы помогают сейчас космонавтам на орбите?

Сейчас на борт МКС доставлен и испытывается американский андроид «Робонаут-2». Это робототехническое устройство, призванное помочь астронавтам в работе внутри станции, например, перемещать грузы. Он пока может не так уж много и может исключительно внутри станции. Представляет собой торс человека с головой и конечностями. Такая форма придана, чтобы космонавты не чувствовали себя, так сказать, одинокими во Вселенной. А с точки зрения робототехники, внешний вид любого робототехнического устройства определяется теми задачами, которое оно должно решать. Прямоугольник решает те же задачи, что и этот ногастый и рукастый робот. А вот отечественная калининградская разработка– САР-401– будет практически такой же, как американский робот. Только разработчики хотят, чтобы его можно было использовать не только внутри станции, но и снаружи – при совершении выходов космонавтов в открытый космос. Нечто подобное разрабатывают и японцы. Во второй половине этого года они уже тоже намерены отправить своего робота в космос. Это будет не человекоподобный робот, а некий паучок, который будет бегать по внешней поверхности станции. У нас в институте тоже есть проект аналогичной разработки. Он называется КТМС– космическая транспортно-манипуляционная система. В прессе уже промелькнуло, что это робот-паук. Пусть будет пауком. Функции у него будут те же – помочь космонавтам при работе в открытом космосе на внешней поверхности станции. Тем более опыт создания подобных устройств у нас есть. В 1990-е годы был разработан космический робот «Циркуль», представлявший собой несколько суставов-конечностей, которые перемещались по некой поверхности, фиксировались в определенных местах.

- Были ли все-таки американцы на Луне?

В каких бы конференциях я не участвовал, в какой бы аудитории не выступал – среди студентов, журналистов, академиков – этот вопрос звучал неизменно. Американцы были на Луне стопроцентно. Это мы отслеживали еще в 1969-1972-м годах своими техническими средствами. Но для меня есть и еще один аргумент. Ведь первые слухи о том, что американцы не высаживались на Луне, а все это сняли в голливудских павильонах, появились не у нас, а в американской прессе в 1970-м году, когда состоялась первая высадка. Вы помните, что тогда была Холодная война. И, конечно, как только у нас наверху узнали о подобных публикациях, то на уровне Политбюро было дано указание КГБ по своим каналам, своими методами выяснить этот вопрос. Оно провело расследование, и Андропов представил вывод этого отчета: «Согласно проведенным работам, КГБ однозначно утверждал – американцы были на Луне». Я считаю, что в тех условиях и в то время этот аргумент был более чем весомым.

- В свете столкновения российского и американского спутников в последнее время стала популярной тема космического мусора. Что-нибудь в этом направлении делается?

Этот космический мусор и у нас в стране, и в США, и в других странах скрупулезно отслеживается. Зная орбиты всех этих фрагментов, мы можем в какой-то степени избежать подобных эксцессов. Приблизительно шесть раз в год МКС проводит так называемые маневры уклонения. Когда обнаруживается, что какой-либо объект сближается со станцией на опасное расстояние, дается предупреждение, включаются двигатели, и станция переходит на другую орбиту. С прошлого года американцы начали развертывать систему слежения за космическими объектами не только на Земле, но и на околоземной орбите. То есть сейчас все, что мы можем делать с космическим мусором,– это его отслеживать. Хотя проблема существует, и с каждым годом она становится все острее и острее. Только отслеживаемых больших обломков размером больше 10 см уже 16 тысяч. А количество меньшего мусора зашкаливает, пожалуй, за 100-200 тысяч фрагментов. А ведь эти маленькие кусочки очень часто могут быть столь же опасны, как и большой объект. Летят они с огромной скоростью– восемь километров в секунду. Конечно, надо эту проблему решать. Какими методами – пока неизвестно. Наверное, самым оптимальным пока является следующее: те космические аппараты, которые потенциально могут когда-нибудь разрушиться, после того как они отработают свой срок, сводить с орбиты и сжигать в плотных слоях атмосферы. А еще, наверное, запускать автоматический буксир, который будет помогать им сходить с орбиты. Это единственное, что реально сейчас делается. Все остальные проекты пока из области фантастики.

Ольга Фадеева

Источники:

1. naked-science.ru