Mają zastąpić ludzi i szukać "złóż pod regolitem"

Na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) astronauci testują już roboty, które mogą wspierać pracę ludzi. - Z czasem roboty mogą zająć się praktycznie wszystkim, co tylko można sobie wyobrazić, jeśli chodzi o szeroko pojętą pomoc dla astronautów - powiedział dr Barciński, kierownik Laboratorium Mechatroniki i Robotyki Satelitarnej CBK PAN.

Dodał, że na ISS działa już kulisty robot Int-Ball, który lata i dokumentuje pracę astronautów. Poza tym z jego pomocą testowane są techniki poruszania robotem w warunkach mikrograwitacji.

- Możemy wyobrazić sobie też na przykład wykonywane przez roboty prace porządkowe - na małej przestrzeni stacji kosmicznej łatwo jest o bałagan. Bardziej zaawansowane roboty będą wyręczały ludzi w prowadzeniu coraz bardziej złożonych eksperymentów, które bywają żmudne i czasochłonne. To czynności świetnie nadające się dla robota. Z czasem będą też mogły zastępować ludzi w niektórych spacerach kosmicznych - opisał dr Barciński.

Zwrócił uwagę, że panująca na orbicie mikrograwitacja powoduje, że działające na stacjach kosmicznych roboty będą mogły mieć różnorodne kształty.

- Można wyobrazić sobie na przykład taką kulę jak Int-Ball z dwiema, czterema czy nawet ośmioma rękami czy innymi odnóżami, na przykład przypominającymi trąbę słonia z chwytakami czy różnymi czujnikami. Prawdopodobnie będziemy świadkami stopniowej ewolucji w projektowaniu takich maszyn, na tle której co jakiś czas pojawi się zupełnie nowa rewolucyjna idea - wyjaśnił ekspert CBK PAN. Jak dodał, jednym z takich rewolucyjnych podjeść jest tzw. miękka robotyka. To roboty wykonane z miękkich polimerów. - Giętkie, lekkie, filigranowe ciało będzie w mikrograwitacji z łatwością utrzymywało swój kształt, a jednocześnie będzie mogło go zmieniać w razie potrzeby, aby na przykład przedostać się w trudno dostępne miejsca - opisał.

Wskazał przy tym na nowe wyzwania związane z mikrograwitacją - roboty będą zachowywały się bowiem inaczej niż na Ziemi, często sprzecznie z codzienną intuicją. - To nie jest jednak duża przeszkoda. Ludzki mózg łatwo się uczy nowych rzeczy i inżynierowie się tego z pewnością nauczą - zapewnił dr Barciński. Ponadto - jak zauważył - istnieją już doskonałe programy komputerowe, które pozwalają symulować warunki kosmiczne, czy nawet wnętrze stacji. Można w nich testować np. podejście naśladujące ewolucję żywych organizmów.

- Komputerowi podaje się informację o tym, co dany element ma robić i jakie warunku spełniać - na przykład ma niewiele ważyć i zużywać mało energii. (....) Na razie na co dzień wykorzystuje się tę technikę do tworzenia poszczególnych podzespołów, ale z czasem zapewne rozwinie się ona tak bardzo, że w podobny sposób będą powstawały projekty całych robotów - wyjaśnił ekspert.

Podkreślił też, że jedną z głównych granic dla wprowadzania robotów w przestrzeni będzie bezpieczeństwo. Ma to szczególne znaczenie na stacjach kosmicznych, gdzie miejsca jest mało i niewłaściwie zachowujący się robot mógłby stanowić zagrożenie dla astronautów i delikatnego sprzętu.

- Działające w kosmosie roboty będą więc musiały być szczególnie dobrze projektowane pod względem bezpieczeństwa. W specjalny sposób będą musiałby być zaprojektowane te elementy stacji kosmicznych, z którymi roboty będą oddziaływały - będą musiały być w pewnym stopniu odporne na błędy maszyny - wskazał dr Barciński. Ekspert powiedział, że roboty będą także działały na orbicie, np. usuwając z niej stare satelity czy fragmenty rakiet. Mogą też znaleźć zastosowanie w obsłudze satelitów, w tym ich tankowaniu.

- Satelity muszą wykonywać różne manewry korygujące i mogą to robić tak długo, jak długo starczy im paliwa. Orbitalna "cysterna" mogłaby to paliwo uzupełniać. Działałoby to trochę, jak tankowanie myśliwców w powietrzu, choć byłoby nawet łatwiejsze, ponieważ w mikrograwitacji, bez obecności powietrza taki robot do tankowania mógłby się na sztywno połączyć z satelitą - tłumaczył.

Roboty będą również potrzebne w misjach na Księżyc czy na Marsa - nie tylko w habitatach, ale i na powierzchni. - Na Księżycu możemy sobie wyobrazić na przykład armię robotów-górników, czy urządzenia zbierające próbki skał, albo poszukujące złóż pod regolitem - powiedział dr Barciński. Zwrócił przy tym uwagę, że Księżyc stwarza szczególne wyzwania.

- Jednym z nich jest właśnie regolit, który przedostaje się do wszystkich odsłoniętych mechanizmów i działa trochę jak piasek wsypany w łożyska, powodując ich niszczenie. Trzeba więc opracować odpowiednie metody ochrony. Kolejna sprawa to ekstremalne temperatury. Dzień oraz noc na Księżycu trwają po prawie 15 dni. Nocą temperatura spada do minus 150 stopni Celsjusza i mało który robot jest w stanie ją przetrwać. Z kolei w dzień jest ekstremalnie gorąco - opisał. Jego zdaniem wiele robotów będzie potrzebowało ludzi do sterowania, choć będą także powstawały maszyny coraz bardziej samodzielne. Inżynier CBK PAN przewiduje, że te dwie gałęzie będą się przenikały i będą powstawać roboty częściowo autonomiczne. Już teraz tak działają marsjańskie i księżycowe łaziki.

To zaś może oznaczać powstanie nowego zawodu. - Obecnie mamy już bardzo wymagający zawód operatora satelitów. Takie osoby pracują na trzy zmiany i monitorują pracę satelity. Być może za jakiś czas będzie się szkoliło specjalistów do obsługi kosmicznych robotów - uważa dr Barciński.

Naukowiec w rozwoju kosmicznych robotów widzi ogromną szansę dla polskich firm i instytutów, w tym oczywiście CBK PAN, które już biorą udział w różnych programach budowy takich maszyn. Wymienił, że teraz w CBK PAN są prowadzone m.in. badania manipulatorów satelitarnych - serwisujących i przechwytujących satelity. Naukowcy pracują też nad koparkami do księżycowego gruntu oraz badają podwozia lądowników, których nogi są sterowane podobnie jak ramiona robotów.

- Myślę, że z dużym poczuciem pewności możemy projektować główne elementy kosmicznych robotów, na przykład manipulatory czy skaczące platformy. W tym, jako kraj jesteśmy już dobrzy. Jeszcze brakuje nam trochę do pełnej dorosłości w kosmicznej robotyce. Osiągniemy ją, gdy zbudujemy samodzielny pełen system. (...) Potrzebujemy do tego więcej doświadczenia, ale nie zdobędziemy go inaczej niż podejmując ryzyko pionierskiego działania - podsumował dr Barciński.