Este greu sa ne imaginam un angajament mai dramatic decat calatoria in spatiu, in care persoane curajoase sunt sigilate in vehicule uimitoare si sunt lansate apoi intr-un mediu ostil pentru toate formele de viata cunoscute – totul in numele stiintei si al progresului omenirii. Trimiterea unei nave spatiale pe Luna nu ar fi fost la fel fara prezenta astronautilor. Prin comentariile facute de acestia, oamenii de pe Pamant care priveau aselenizarea la televizor s-au simtit ca si cum ar fi fost conectati cu ei. Calatoria astronautilor pe Luna ne-a oferit o experienta mai uimitoare decat orice ar putea Hollywood sa creeze, deoarece aceasta a fost reala.
Astronautii si conditiile in spatiu
Calatoriile in spatiu ii afecteaza foarte mult pe astronauti, deoarece corpul uman nu este adaptat la conditiile dure care se gasesc pe taramurile aflate dincolo de atmosfera noastra. Inauntrul unei capsule sau nave spatiale, astronautii trebuie sa faca exercitii in mod regulat pentru a opri pierderea densitatii osoase si atrofierea muschilor cauzate de perioadele lungi de timp petrecute in microgravitatie. Compartimentele echipajului trebuie sa fie presurizate cu amestecul ideal de gaze respirabile si vapori de apa, iar sistemele trebuie sa transporte si sa revitalizeze aceste gaze pentru a mentine aerul respirabil. De asemenea, temperatura trebuie sa fie potrivita cu atentie. La toate acestea se adauga sistemele de aprovizionare cu alimente si apa, precum si sistemele de eliminare a deseurilor.
In spatiu, in afara navelor sau capsulelor, astronautii se confrunta cu temperaturi cuprinse intre -100 de grade Celsius si 120 de grade Celsius, iar asta doar in apropierea Pamantului. Temperatura in spatiu poate ajunge pana la -270 de grade Celsius. Fara atmosfera Pamantului care sa-i fereasca de radiatia soarelui, astronautii supravietuiesc datorita purtarii unor costume spatiale voluminoase, care au costat milioane de dolari fiecare. Aceste costume spatiale nu sunt deloc practice in eventualitatea unei urgente. Daca Statia Spatiala Internationala ar fi lovita de un obiect si ar necesita reparatii urgente, un astronaut ar avea nevoie de cateva ore bune pentru a fi gata sa iasa in spatiu si sa inceapa lucrarile de reparatii.
Gasirea unei solutii
NASA si alte programe spatiale recunosc fragilitatea corpului uman si lucreaza la gasirea unor metode de a imbunatati eficienta astronautilor in spatiu, in acelasi timp reducand expunerea lor la pericol. Una din cele mai interesante abordari, care se afla in prezent in curs de desfasurare, a dat nastere unui nou tip de astronaut, unul potrivit pentru supravietuirea in afara navei spatiale. In acest articol vom afla mai multe despre dezvoltarea acestor astronauti robotizati, in special despre Robonaut1 si Robonaut2, si de asemenea vom afla mai multe despre felul in care ei vor ajuta oamenii in spatiu.
Sondele robotizate si alte tipuri de roboti au calatorit pe Marte inca de cand omul a ajuns pe Luna. In anul 1965, Mariner IV a trimis inapoi pe Pamant primele fotografii facute de aproape planetei rosii. In 1997, Mars Pathfinder Rover a furnizat detalii fara precedent legate de atmosfera si suprafata planetei Marte. Mai mult decat atat, cine poate uita contributiile remarcabile ale celor doi roboti, Spirit si Opportunity, lansati spre Marte in vara anului 2003?
Primii robonauti – R1 si R2
NASA si-a bazat primii astronauti robotizati pe un design umanoid. Primul dintre acestia, Robonaut1 (R1) avea un cap, doi ochi, doua brate si doua maini cu cate 5 degete. Capul lui R1 a fost proiectat cu o casca din rasina epoxidica si a fost montat pe un gat mobil care sa-i permita sa se miste dintr-o parte in alta si sa priveasca in sus si in jos. In interiorul robonautului au fost montate doua camere video cu ajutorul carora acesta putea sa urmareasca obiectele si care ii permiteau operatorului sa vada totul. Bratele lui R1 erau capabile de o serie mai mare de miscari decat bratele umane si fiecare dintre ele avea 150 de senzori. NASA a inceput constructia lui R1 in 1997, iar acesta a servit drept platforma experimentala in testele de laborator si teren pana in anul 2006. Acesta concept a avut succes, insa nu a parasit niciodata laboratorul.
In 2006, NASA a semnat un acord cu General Motors pentru a produce Robonaut2 (R2). General Motors deasemenea incepuse sa dezvolte proprii roboti si mai lucrase cu NASA la crearea robotului lunar. NASA a lansat R2 in februarie 2010, iar robonautul s-a deplasat la casa lui permanenta (Statia Spatiala Internationala) pe 24 februarie 2011. Ca si R1, Robonaut2 este proiectat pentru a ajuta oamenii si pentru a realiza sarcinile repetitive, plictisitoare sau obositoare (cum ar fi configurarea instrumentelor si echipamentelor necesare pentru misiuni), lasandu-i astfel pe astronauti sa se concentreze asupra sarcinilor pe care numai ei sunt calificati sa le indeplineasca.
Robonaut2 si avantajele sale
Ganditi-va la R2 ca la o versiune mai avansata a lui R1 – mai mica, mai ieftina, mai avansata si capabila sa supravietuiasca lansarii si spatiului. R2 are peste 350 de senzori, dintre care 40 sunt utilizati pentru detectarea imprejurimilor. Acest lucru include 4 camere video in ochii sai si inca o camera video cu infrarosu, plasata in gura, care sa-l ajute la perceptia profunzimii. Stomacul lui R2 contine 38 de procesoare de calculator. Desi puterea sa este pe picior de egalitate cu a lui R1 (poate ridica in jur de 9 kilograme), R2 este mai indemanatic – mainile lui R1 erau asemanatoare cu mainile unui astronaut cu manusi, in timp ce mainile lui R2 seamana mai mult cu mainile unui om fara manusi.
Robonaut2 poate manipula o patura, poate ridica un plic si poate tine o gantera, insa dexteritatea lui este mai mare decat suma partilor sale. Utilizatorii ii pot controla rigiditatea incheieturilor, ceea ce ii ofera lui R2 un avantaj fata de robotii tipici. Un robot obisnuit nu ar fi in stare sa bage un surub intr-o gaura – chiar si cel mai mic decalaj ar fi o problema. In schimb, R2 poate face aceasta treaba cu grija, corectandu-se la fel ca o fiinta umana. Flexibilitatea lui R2 il face deasemenea mai sigur pentru insotitorii lui umani, care ii pot opri miscarile fara prea multa forta, evitand astfel posibile vatamari.
Intre R1 si R2 exista diferente destul de mari. De exemplu, R1 are inaltimea de 1,9 metri, iar R2 are inaltimea de 1 metru (din cap pana in talie); R1 cantareste 182 de kilograme, in timp ce R2 cantareste doar 150 de kilograme; R1 are un singur procesor PowerPC, iar R2 are 38 de procesoare PowerPC. Deasemenea materialele din care sunt alcatuiti cei doi robonauti difera: R1 este compus in principal din aluminiu si are o captuseala din kevlar si teflon (pentru a se proteja de foc si resturi), iar R2 este compus in principal din aluminiu si otel, fibra de carbon placata cu nichel si elemente non-metalice.
Cum functioneaza?
Ca si predecesorul sau, Robonaut2 este controlat cu ajutorul teleprezentei, in care o persoana (fie un astronaut, fie un operator de la misiunea de control) ghideaza robotul de la distanta in timp ce vede prin ochii acestuia, prin intermediul camerelor de la bord. Operatorul poate purta manusi pentru a ghida mainile lui R2 sau poate controla miscarile capului robotului cu ajutorul unei casti conectate la capul acestuia. Cu toate acestea, R2 nu este doar o marioneta. Ca si Mars Rover, robonautul functioneaza in temeiul autonomiei supravegheate, ceea ce inseamna ca este incarcat cu secvente de comenzi (script-uri) care ii spun cum sa efectueze anumite sarcini in mod independent. Un operator ii monitorizeaza progresul in timpul acestor actiuni si poate face corectiile necesare in timp real. Oamenii de stiinta spera ca intr-o zi R2 va functiona fara a mai avea nevoie de prea multa supraveghere sau indrumare.
Ca si in cazul lui R1, creierul lui R2 consta intr-o serie de procesoare PowerPC (o tehnologie utilizata si in alte aplicatii spatiale), care ruleaza sistemul de operare in timp real VxWorks. Software-ul sistemului este scris in C si C++. Software-ul ControlShell ajuta procesul de dezvoltare si ofera un mediu de dezvoltare grafic, care imbunatateste intelegerea cercetatorilor cu privire la sistem si cod. La inceput, R2 a fost limitat la un laborator de pe Statia Spatiala Internationala. Acolo a rulat teste folosind o serie de panouri cu butoane, comutatoare si conectoare, similare cu cele folosite de astronauti. Inginerii de la sol au trimis update-urile de software si hardware in functie de necesitate. In cele din urma, R2 va fi echipat cu picioare (cu tot cu degete) care sa-i permita acestuia sa se deplaseze si sa urce, in timp ce-si pastreaza mainile libere pentru a putea transporta echipament sau pentru a efectua diverse sarcini.
Mai tarziu, R2 va primi echipament pentru activitate extravehiculara si va putea sa mearga in afara statiei spatiale. Atunci, acesta va putea reduce timpul pe care oamenii trebuie sa-l petreaca in afara. Deoarece R2 se poate adapta la exterior mult mai repede decat astronautii, acesta va putea deasemenea sa raspunda la situatii de urgenta. NASA lucreaza la crearea unei baterii (momentan R2 trebuie sa fie conectat la priza) pentru a creste aria de actiune a lui R2, iar viitorii robonauti ar putea fi echipati cu roti sau chiar un jetpack pentru misiuni de explorare si intretinere.
Totusi, robotii ca R2 nu vor fi limitati la explorarea spatiului – intr-o zi, acestia ar putea explora locatii periculoase de pe Pamant, cum ar fi vulcanii sau centralele nucleare. Robonaut2 este probabil una din cele mai umitoare inventii din ultimele decenii, insa cu siguranta nu va fi ultima de acest gen. Pe masura ce tehnologia avanseaza, trebuie sa ne asteptam la versiuni tot mai sofisticate ale robonautilor.
