Управляемый космонавт: россия впервые отправила на орбиту робота fedor

Космический робот

Робот Skybot F-850, или FEDOR, разрабатывается научно-производственным объединением «Андроидная техника». Работа над его созданием была начата в далеком 2014 году, но официально он был представлен только два года спустя. Своим внешним видом он очень похож на человека, потому что у него есть голова и даже две пары рук и ног. Разработчики уверяют, что при необходимости сможет управлять луноходом «Луна-29», запуск которого назначен на 2028 год.


Контролировать движения робота можно при помощи пульта управления или специального экзоскелета — механизм может повторять все движения человека

Напрашивается вопрос: если робот пока полностью зависит от людей и не умеет ничего делать самостоятельно, то как он мог попросить поменять себе имя и завести твиттер? Разумеется, все это — всего лишь способ привлечь к роботу внимание, но лучше бы разработчики удивили людей его умением самостоятельно выполнять работу. В конце концов, даже роботы компании Amazon могут доставлять посылки без помощи людей, а серьезный космический робот для исследования Луны на данный момент без человеческой поддержки не способен даже ходить

Внутри Международной космической станции космонавты проверят, чем именно может быть полезен этот робот

В дальнейшем его хотят отправить на Луну, но перед этим разработчикам важно оснастить его искусственным интеллектом, чтобы он мог самостоятельно понимать, что и как ему делать для решения конкретных задач. Например, ему предстоит управлять вышеупомянутым луноходом «Луна-29» и помогать обитателям лунной базы

Все это пока только в планах, а на сегодняшний день робот даже не может влезть в люк космического корабля.

Глубоководные пустыни

С гипотетическими внеземными бактериями и археями все, кажется, просто: они могут жить в весьма тяжелых условиях и им для этого вовсе не нужно изобилие множества химических элементов. Сложнее с растениями и живущей за их счет высокоорганизованной жизнью.

Итак, планеты-океаны могут иметь стабильный климат — очень вероятно, что более стабильный, чем имеет Земля. Возможно и наличие там заметного количества минералов, растворенных в воде. И все же жизнь там вовсе не масленица.

Взглянем на Землю. Если не брать последние миллионы лет, ее суша — чрезвычайно зеленая, почти лишенная бурых или желтых пятен пустынь. А вот океан зеленым вовсе не выглядит, кроме отдельных узких прибрежных зон. Почему так?

Все дело в том, что на нашей планете океан — это биологическая пустыня. Жизнь требует углекислого газа: из него «строится» растительная биомасса и только с нее может кормиться биомасса животная. Если в воздухе вокруг нас CO2 больше 400 частей на миллион, как сейчас, то растительность расцветает. Если его стало бы меньше 150 частей на миллион, все деревья погибли бы (и такое может случиться через миллиард лет). При менее чем 10 частях СО2 на миллион все растения погибли бы вообще, а вместе с ними — и все действительно сложные формы жизни.

На первый взгляд, это должно означать, что в море — настоящее раздолье для жизни. Ведь в земных океанах содержится в сто раз больше углекислого газа, чем в атмосфере. Следовательно, строительного материала для растений должно быть очень много.

На деле нет ничего дальше от истины. Воды в океанах Земли — 1,35 квинтиллиона (миллиарда миллиардов) тонн, а атмосферы — чуть больше пяти квадриллионов (миллионов миллиардов) тонн. То есть в тонне воды заметно меньше СО2, чем в тонне воздуха. Водные растения в земных океанах почти всегда имеют куда меньше СО2 в своем распоряжении, чем наземные.

Что еще хуже — водные растения имеют хорошую скорость метаболизма только в теплой воде. А именно в ней СО2 меньше всего, ведь растворимость его в воде падает с ростом температур. Поэтому водоросли — в сравнении с наземными растениями — существуют в условиях постоянного колоссального дефицита СО2.

Именно поэтому попытки ученых подсчитать биомассу земных организмов показывают, что море, занимающее две трети планеты, вносит ничтожный вклад в общую биомассу. Если взять общую массу углерода — ключевого материала в сухой массе любого живого существа — обитателей суши, то она равна 544 миллиардам тонн. А в телах обитателей морей и океанов — всего шесть миллиардов тонн, крохи с барского стола, чуть больше процента.

Все это может привести к мнению, что, хотя жизнь на планетах-океанах и возможна, она будет весьма и весьма неприглядной. Биомасса Земли, будь она при прочих равных покрыта одним океаном, составляла бы в пересчете на сухой углерод всего 10 миллиардов тонн — в полсотни раз меньше, чем сейчас.

Однако и здесь рано ставить крест на водных мирах. Дело в том, что уже при давлении в две атмосферы количество СО2, способного раствориться в морской воде, возрастает больше чем в два раза (для температуры в 25 градусов). При атмосферах в четыре-пять раз плотнее земной — а именно таких стоит ожидать на планетах типа TRAPPIST-1e, g и f — углекислого газа в воде может оказаться настолько много, что вода местных океанов начнет сближаться с земным воздухом. Иными словами, водные растения на планетах океанах оказываются в куда лучших условиях, чем на нашей планете. А там, где больше зеленой биомассы, и животные имеют лучшую кормовую базу. То есть в отличие от Земли моря планет-океанов могут быть не пустынями, а оазисами жизни.

Сломанный кондиционер


Кроме дефицита минералов теоретики обнаружили и вторую потенциальную проблему планет-океанов — возможно, даже важнее первой. Речь идет о сбоях в работе углеродного цикла. На нашей планете он — главная причина существования относительно стабильного климата. Принцип работы углеродного цикла прост: когда на планете становится чересчур холодно, поглощение углекислого газа горными породами резко замедляется (процесс такого поглощения быстро идет только в теплой среде). При этом «поставки» углекислого газа с извержениями вулканов идут в прежнем темпе. Когда связывание газа падает, а поступление не снижается, концентрация CO₂ естественным образом растет. Планеты, как известно, находятся в вакууме межпланетного пространства, и единственный значимый путь потери тепла для них — его излучение в виде волн инфракрасного излучения. Углекислый газ такое излучение от поверхности планеты поглощает, отчего атмосфера слегка подогревается. От этого с водной глади океанов испаряется водяной пар, который также поглощает ИК-излучение (еще один парниковый газ). В итоге именно CO₂ выступает главным застрельщиком в процессе нагрева планеты.

Именно этот механизм приводит к тому, что оледенения на Земле рано или поздно заканчиваются. Он же не дает ей и перегреваться: при чрезмерно высоких температурах углекислый газ быстрее связывается горными породами, после чего они, в силу тектоники плит земной коры, постепенно тонут в мантии. Уровень CO2 падает, и климат становится более прохладным.

Важность этого механизма для нашей планеты трудно переоценить. Представим на секунду поломку углеродного кондиционера: скажем, вулканы перестали извергаться и больше не доставляют из недр Земли углекислый газ, некогда опустившийся туда со старыми континентальными плитами

Первое же оледенение станет буквально вечным, ведь чем больше на планете льда, тем больше солнечного излучения она отражает в космос. А новая порция CO2 не сможет разморозить планету: ей неоткуда будет взяться.

Именно так, по идее, должно быть на планетах-океанах. Даже если вулканическая активность временами и сможет прорвать панцирь экзотического льда на дне планетарного океана, хорошего в этом мало. Ведь на поверхности морского мира просто нет горных пород, которые могли бы связать избыточный углекислый газ. То есть может начаться его неконтролируемое накопление и, соответственно, перегрев планеты.

Нечто подобное — правда, безо всякого всепланетного океана — случилось на Венере. На этой планете тоже нет тектоники плит, хотя почему так вышло, толком неизвестно. Поэтому вулканические извержения там, прорываясь временами через кору, поставили в атмосферу много углекислого газа, но поверхность не может его связать: континентальные плиты не погружаются вниз и новые не поднимаются наверх. Поэтому поверхность существующих плит уже связала весь СО2, который могла, и больше поглотить не может, и на Венере так жарко, что свинец там всегда останется жидкостью. И это при том, что, согласно моделированию, при земной атмосфере и углеродном цикле эта планета была бы пригодным для обитания близнецом Земли.

Возможности.

Робот Федор удивляет тем, что может выполнять многие действия из тех, которые под силу человеку, но не под силу другим ранее изобретенным машинам. Например, российский робот может передвигаться, как человек, преодолевать лестницы, полосу препятствий, и даже водить машину.

На сегодняшний день это единственный антропоморфный вид, который способен ползком передвигаться на четвереньках. Не стоит забывать, что Федор – электронное устройство. При этом у него прекрасно развита ручная моторика, а в будущем планируются еще улучшения по этой части. Это даст ему возможность выполнять манипуляции, очень похожие на человеческие.

Федор умеет работать с разными видами инструментов, такими как пила, болгарка, специальное оборудование, применяемое пожарными, специалистами МЧС для спасения человеческих жизней.

Российский робот настолько уникален, что ему под силу выполнение некоторых элементов, на которые способен далеко не каждый человек. Он может садится на шпагат и даже выполнять стрельбу в две руки по разным целям. И это при том, что Федор не является боевым роботом, по крайней мере на сегодняшний день. На данной ступени развития проекта его основная задача – помощь человеку. Создатели утверждают, что научили его стрелять не с целью предполагаемого поражения мишени, а для оценки возможности его взаимодействия с более сложными инструментами, каким и является оружие.

Возможность прицелиться, отдача, оценка в кого можно стрелять, а в кого нет и так далее – написание требуемого алгоритма для робота не самая простая задача, как может показаться на первый взгляд.


Чтобы получать информацию о мире, который его окружает, у Федора имеется две камеры, телевизор и микрофон. Также он наделен GPS, системой Глонасс, 15-ю лазерами дальномерного типа и особой системой, чтобы определять собственное положение. Робот может определять типовые объекты, оценивать препятствия. Благодаря этому ему под силу построение трехмерной системы обстановки, он в состоянии определить цель и наметить план выполнения нужной задачи. Федор может отпилить арматуру, используя болгарку, если у человека зажало конечность, эвакуировать человека, отнести в медучреждение. Далеко не каждый робот на это способен, а Федор в состоянии выполнить большую часть из вышеперечисленного.

Удивительной особенностью российского робота является наличие системы обратной сенсорной связи. Она дает возможность формировать погружение оператора в ту среду, в которой на текущий момент расположено устройство. Когда мы рассматриваем сложную систему, наделенную несколькими управленческими режимами, сенсорная система обязана осуществлять регулировку механических движений.

Специальный костюм управления дает возможность связи оператора с Федором. Человек имеет возможность управлять приводами и получать информацию о внешних нагрузках робота. Управленческие приводы взаимодействуют с человеческими мышцами, поэтому оператор в состоянии оценить с какой силой и насколько качественно робот выполняет то или иное действие.

Нужно больше минералов

И тут начинаются большие проблемы. Никаких близких аналогов суперземель с большим количеством воды в Солнечной системе нет, а в отсутствие примеров, доступных для наблюдения, планетологам буквально не от чего отталкиваться. Приходится смотреть на фазовую диаграмму воды и прикидывать, какие же параметры будут у разных слоев планет-океанид.

Фазовая диаграмма состояния воды. Римскими цифрами обозначены модификации льда. Почти весь лед на Земле относится к группе Ih, и очень малая доля (в верхних слоях атмосферы) — к Ic. Изображение: AdmiralHood / wikimedia commons / CC BY-SA 3.0

Получается, что если на планете размером с Землю воды будет в 540 раз больше, чем здесь, то она полностью покроется океаном глубиной более ста километров. На дне таких океанов давление будет таким большим, что там начнет образовываться лед такой фазы, который остается твердым даже при весьма высоких температурах, поскольку воду удерживает в твердом состоянии огромное давление.

Если дно всепланетного океана покрыто толстым слоем льда, жидкая вода будет лишена контакта с твердыми силикатного породами. Без такого контакта минералам в ней будет, по сути, неоткуда взяться. Что еще хуже — нарушится углеродный цикл.

Начнем с минералов. Без фосфора жизни — в формах, известных нам, — быть не может, потому что без него нет нуклеотидов и, соответственно, ДНК. Сложно будет и без кальция — например, наши кости состоят из гидроксилапатита, в котором не обойтись и без фосфора, и без кальция. Проблемы с доступностью тех или иных элементов возникают иной раз и на Земле. Скажем, в Австралии и в Северной Америке в ряде местностей аномально долго не было вулканической активности и в почвах кое-где сильно не хватает селена (входит в состав одной из аминокислот, необходим для жизни). От этого коровы, овцы и козы страдают дефицитом селена, и иногда это приводит к гибели скота (добавки селенита в корм скота в США и Канаде даже регулируются законом).

Некоторые исследователи предполагают, что один только фактор доступности минералов должен делать планеты-океаны настоящими биологическими пустынями, где жизнь если и есть, то крайне редкая. А о действительно сложных формах речь просто не идет.

Потенциальные сферы применения робота Федора

Федор делался по заказу МЧС, поэтому пока его главная задача – спасение жизней. Он сможет работать там, где обычные спасатели работать бы не смогли, – например, на территориях химического заражения или в зданиях с высоким радиационным фоном. Уже сейчас Фонд перспективных исследований совместно с Росатомом создает прототипы, которые смогут заняться сортировкой радиоактивных отходов (правда, пока неизвестно, будет ли эта функция реализована непосредственно в Федоре или в другом роботе).

Также рассматривается возможность того, чтобы он самостоятельно вытаскивал людей из-под завалов. Благодаря хорошей моторике рук, Федор сможет помочь людям на производстве, в том числе на сборке других роботов. Ведутся и проекты по созданию роботов-саперов. Он будет полезен и в медицинской сфере – уже сейчас Федор умеет делать уколы и накладывать шины. Стоит отметить, что пока тонкую работу он выполняет не самостоятельно, а когда им дистанционно управляет человек, однако в будущем наверняка и сам сможет справиться с такими задачами.

Что там у США?

Космическое агентство NASA тоже разрабатывает человекоподобного робота. В отличие от российского, он вообще не имеет металлических деталей, а представляет собой надувную фигуру человека. Он называется King Louie («Король Луи») и двигает своими руками и ногами за счет подачи воздуха внутрь надувных мешков, из которых он состоит.

Робот King Louie


Разработчики считают, что у надувного робота есть как минимум два преимущества над аналогами. Во-первых, он сделан из ткани и резины, поэтому стоит гораздо дешевле металлических роботов с кучей электроники. Во-вторых, благодаря своей мягкости он не может случайно поранить людей. Вполне возможно, в будущем такие роботы будут использоваться в космических станциях.

Если вам интересны новости науки и технологий, обязательно подпишитесь на наш Telegram-канал. Там вы найдете анонсы свежих материалов, которые выходят на нашем сайте!

История

В марте 2014 года председатель Военно-промышленной комиссии при правительстве РФ Дмитрий Рогозин заявил, что Фонд перспективных исследований (ФПИ), председателем попечительского совета которого он являлся, начнёт проект по реализации базовой антропоморфной робототехнической платформы. Работы над роботом в рамках совместного проекта ФПИ и НПО «Андроидная техника» в интересах МЧС России в рамках проекта «Спасатель» начались в 2014 году под руководством главного конструктора Алексея Богданова[нет в источнике]. При разработке использовались наработки моделей SAR-400 и SAR-401, предназначенных для использования в космосе. Разработка робота состояла из двух этапов общей продолжительностью два года и четыре месяца. Для отработки программного обеспечения использовалось пять технологических макетов: два полных макета робота и три макета верхней или нижней его части. Опробованный в одном прототипе гидравлический привод был отвергнут из-за высокой цены и ненадёжности. Последующие прототипы работали на электроприводе. На первом этапе разработчики столкнулись с рядом проблем, которые решались по ходу испытаний: робот не видел пространство в лежачем положении, после чего ему сделали подвижную голову; у робота были недостаточно подвижные позвоночник и тазобедренный сустав, не позволявшие ему садиться в автомобиль; из-за алюминиевого покрытия робот быстро охлаждался в 20-градусный мороз — для решения этой проблемы ему сделали специальную экипировку со встроенной системой обогрева.

Внешние медиафайлы

В январе 2015 года прототип робота был представлен президенту Российской Федерации.

В декабре 2015 года указом президента России в структуре ФПИ был создан «Национальный центр развития технологий и базовых элементов робототехники», основными функциями которого являются работы в области робототехники военного, специального и двойного назначения. Созданный центр осуществляет координацию проекта.

В 2015 году «Андроидная техника» приступила ко второму этапу проекта — созданию итоговой версии антропоморфного робота. Проект был завершён ФПИ в августе 2016 года. В рамках его реализации изготовлен и испытан демонстрационный образец робототехнического комплекса (РТК). Создание FEDOR обошлось примерно в 300 млн рублей.

В октябре 2016 года вице-премьер Дмитрий Рогозин представил прототип робота-андроида в рамках проекта «Спасатель» и заявил, что поручил создать робота для покорения космоса, в том числе для полёта на корабле «Федерация». Представленный прототип получил имя FEDOR — Final Experimental Demonstration Object Research (Финальный Экспериментальный Демонстрационный Объект Исследований). Данное имя дал Дмитрий Рогозин, являющийся в том числе председателем попечительского совета Фонда перспективных исследований. В июле 2019 года FEDOR получил позывной Skybot F-850. 22 августа 2019 года FEDOR совершил полёт на Международную космическую станцию на корабле «Союз МС-14» в центральном кресле пилота. Первоначально стыковка с МКС была запланирована на 24 августа, но из-за поломки системы сближения «Курс» стыковка произошла 27 августа.

7 сентября 2019 г. в 00:32 по московскому времени спускаемый аппарат космического корабля «Союз МС-14» с антропоморфным роботом FEDOR (позывной Skybot F-850) совершил успешную запланированную посадку на Землю.

По данным системы мониторинга и анализа СМИ «Медиалогия», космический полёт робота FEDOR признан самым резонансным событием 2019 года в России в области робототехники.

Check your privilege, землянин

Проблема выявления самых перспективных мест для поисков жизни в том, что пока у нас мало данных, позволяющих выделить среди планет-кандидатов наиболее вероятных носителей жизни. Сама по себе концепция «зоны обитаемости» тут не самый лучший помощник. В ней пригодными для жизни считаются те планеты, что получают от своей звезды достаточное количество энергии, чтобы поддерживать жидкие водоемы хотя бы на части своей поверхности. В Солнечной системе и Марс, и Земля — в зоне обитаемости, но на первом сложной жизни на поверхности как-то незаметно.

В основном потому, что это совсем не такой мир, как Земля, с принципиально иной атмосферой и гидросферой. Линейное представление в стиле «планета-океан — это Земля, но только покрытая водой» может ввести нас в такое же заблуждение, что в начале XX века существовало относительно пригодности Марса к жизни. Реальные океаниды могут резко отличаться от нашей планеты — иметь совсем другую атмосферу, иные механизмы стабилизации климата и даже иные механизмы снабжения морских растений углекислым газом.

Детальное понимание того, как на самом деле устроены водные миры, позволяет заранее понять, какой будет зона обитаемости для них, и тем самым быстрее подойти к детальным наблюдениям таких планет в «Джеймс Уэбб» и другие перспективные крупные телескопы.

Подводя итоги, нельзя не признать, что до самого недавнего времени наши представления о том, какие миры действительно обитаемы, а какие — нет, чересчур страдали от антропоцентризма и геоцентризма. И, как теперь выясняется, от «сушецентризма» — мнения, что если мы сами возникли на суше, то она является самым важным местом в развитии жизни, причем не только на нашей планете, но и у других солнц. Быть может, наблюдения ближайших лет не оставят и камня на камне от этой точки зрения.

 Александр Березин

Тестирование робота

Согласно расчётам, полёт продлится двое суток. «Союз МС-14» совершит стыковку с МКС 24 августа в 08:30, сообщается на сайте «Роскосмоса». После этого робота начнут испытывать в российской части космической станции.

«После стыковки «Союза» с МКС его перенесут из корабля в российский сегмент станции, где под управлением космонавта «Роскосмоса» Александра Скворцова он выполнит несколько задач. Всего на орбите он пробудет две недели, затем вернётся на Землю в начале сентября», — указано в сообщении госкорпорации.

Также по теме «Отработка технологий защиты и обслуживания»: в Минобороны рассказали об испытаниях космических аппаратов серии «Космос» Российский спутник-инспектор провёл орбитальное обслуживание спутника-регистратора и передал информацию на Землю. Об этом сообщили в…

Поскольку робот предназначен в том числе и для работ в открытом космосе, в первую очередь его будут испытывать за пределами МКС, выразил мнение в разговоре с RT генеральный директор «Корпорации роботов» Игорь Никитин.

«Я думаю, что в первую очередь сначала проверят работу всех его электронных систем в условиях космоса и невесомости. Там, естественно, более высокая степень облучения, по-другому могут циркулировать гидравлические или пневматические жидкости в условиях невесомости. А затем уже проведут тестирование его работы в открытом космосе», — отметил эксперт.

FEDOR будет управляться дистанционно с помощью специального костюма и повторять все действия оператора, рассказал Евгений Дудоров, исполнительный директор НПО «Андроидная техника», создавшего робота.

«Космонавт оденет на себя задающее устройство копирующего типа… наподобие экзоскелета, он подключается к роботу и автоматически «вселяется» в робота… дальше может выполнять любые действия с манипуляторами робота», — рассказал Дудоров.

Описание

Человекоподобный робот FEDOR (позывной Skybot F-850) оснащён речевой системой, способной распознавать слова и выдавать ответы. Вес робота 106 кг, рост — 182 см, номинальная мощность — 5 кВТ, максимальная мощность — 15 кВт. На 2019 год коллекторные двигатели поставлялись из Швейцарии, редукторы — из Германии. Часть датчиков и одноплатный компьютер робота также иностранного производства. Бесколлекторные двигатели — собственного производства НПО «Андроидная техника». FEDOR состоит из российских деталей на 40 % в денежном выражении и на 70-75 % по массе. Из 48 двигателей 16 являются зарубежными.

Мощность робота составляет 20 л. с. (13,5 кВт). Рост — 180 см, вес — до 106 кг. 90 % электронных деталей собирается в России — на предприятиях «Абрис-Технолоджи» и Silicium в Санкт-Петербурге. FEDOR работает на базе операционной системы реального времени, разработанной в Санкт-Петербурге на базе Linux. Робот может работать в автономном режиме 1 час, а также под управлением оператора на большом расстоянии через спутниковую связь.

Робот может открывать дверь, работать с дрелью, садиться и водить автомобиль и квадроцикл в автономном режиме, проходить лабиринт «змейка», подниматься по ступеням.


С этим читают