Все новости

«Цифровая» российская ракета вывела в космос робота-аватара. Сегодняшний пуск — сразу тройной эксперимент Роскосмоса

22 августа 2019 года средняя ракета-носитель «Союза-2.1а» вывела на низкую околоземную орбиту космический корабль «Союз МС-14». 24 августа он должен будет состыковаться с МКС. Обычно «Союзы» — пилотируемые, но в этот раз, впервые за все постсоветское время, корабль летит без человека на борту. Вместо людей роль полезной нагрузки выполнял робот «Федор», также уникальный в своем роде аппарат.
Союз 2.1а Юрий Смитюк / ТАСС
Описание
Союз 2.1а
© Юрий Смитюк / ТАСС

Запуск решает сразу три нетипичные задачи: набор данных о безопасности пусков космических кораблей на новой, «цифровой», ракете «Союз», испытание беспилотных кораблей «Союз» и доставку на МКС «полностью» человекоподобного робота-аватара. Если все три новшества окажутся работоспособными, это может иметь заметное значение для будущего орбитальных станций и российской космонавтики в целом.

До сих пор российские ракеты, выводящие в космос пилотируемые корабли, разворачивали на нужный для выхода на ту или иную орбиту угол, поворачивая весь стартовый стол: аналоговая система управления, идущая от семейства королевских «семерок» (Р-7), не предусматривала возможность поворота ракеты в полете.

Новая версия ракеты, «Союз 2.1а», благодаря цифровой системе управления может разворачиваться в полете сама. Предполагается, что это упростит ее эксплуатацию и новый носитель заменит ракету «Союз-ФГ», на которой Россия сейчас доставляет людей на МКС.

Чтобы убедиться в совместимости новой системы управления и системы аварийного спасения космонавтов, «Союз МС-14» отправили в беспилотный полет. Другая причина — авария 2015 года, случившаяся по вине нештатной работы «цифрового» «Союза 2.1а».

2016 год. Ракета-носитель «Союз-2.1а» стартует со стартового комплекса космодрома Восточный
Описание
2016 год. Ракета-носитель «Союз-2.1а» стартует со стартового комплекса космодрома Восточный

В тот раз после выключения двигателей третьей ступени баки с горючим и окислителем почему-то разгерметизировались, из-за чего грузовой корабль «Прогресс» оказался на орбите поврежденным и с апогеем на 40 километров выше, да еще и быстро вращаясь вокруг своей оси. Естественно, в итоге грузовик не смог пристыковаться к МКС. Игорь Комаров, тогдашний глава Роскосмоса, планировал разобраться с причиной потери «Прогресса», но за прошедшие четыре года она так и не была озвучена (по крайней мере, публично).

С кораблем Роскосмос также экспериментирует. До сих пор практически все российские грузы на МКС доставлялись грузовыми «Прогрессами», история линейки которых близка к полувековой. Однако они не могут привезти на Землю груз с самой космической станции, например оборудование или материалы экспериментов. 

Эти грузовики целиком сгорают в атмосфере: у них нет системы посадки спускаемой капсулы. С 2012 года на станцию начали летать корабли Dragon компании SpaceX, у которых есть возможность возвращать на Землю грузы массой до 2,5 тонны. Оптимально было бы придать сходные возможности и отечественным космическим грузовикам, но сделать это без радикального перепроектирования «Прогресса» — фактически создания нового космического корабля — невозможно.

Есть и иной путь. Корабль «Союз» разрабатывался как пилотируемый, поэтому у него есть спускаемый аппарат с системой тормозных парашютов. Теоретически, не имея на борту людей, такой аппарат может вернуть из космоса заметное количество грузов. Поэтому конструкторы РКК «Энергии» планируют адаптировать «Союз» для беспилотных полетов. Это особенно актуально в свете планирующейся замены пилотируемых «Союзов» на новый, значительно более крупный и комфортный корабль «Федерация», теоретически способный даже доставить людей к Луне.

Модифицированный 14-й «Союз МС» доставит на МКС 670 килограммов грузов, из которых 160 килограммов, почти четверть, занимает «Федор», а потом сможет вернуть на Землю несколько сотен килограммов. 

В конечном счете на основе беспилотного «Союза» создадут корабль с измененным головным обтекателем, лишенный системы аварийного спасения космонавтов (ненужной без людей на борту) и ряда других компонентов.

«Союз МС-1» перед своим стартом в 2016 году
Описание
«Союз МС-1» перед своим стартом в 2016 году

За счет этого корабль сможет доставлять на МКС до двух тонн груза и забирать оттуда до 500 килограммов. Поскольку отделяемый отсек из его состава не изъят, в него можно будет складывать мусор (массой до тонны), образующийся при работе МКС и подлежащий уничтожению путем сгорания в атмосфере.

Третий эксперимент Роскосмоса, пожалуй наиболее заметный стороннему наблюдателю, — это полет робота-аватара «Федора».

Одна из наиболее сложных задач при эксплуатации космической станции — работы в открытом космосе. Нужда в них рано или поздно возникает. Иногда стыковка с кораблем приводит к повреждениям станций (так чуть было не погибла станция «Мир»), на МКС не так давно появилось непонятное отверстие, которое пришлось осматривать снаружи. Иногда нужно ремонтировать или заменять наружные элементы станции, например солнечные батареи.

Робот «Федор» и его пилот
Описание
Робот «Федор» и его пилот

Сейчас этим занимаются люди. Такая работа иногда длится по многу часов и достаточно утомительна. Наконец, во время солнечных бурь космонавт снаружи станции может получить дозу радиации выше обычного.

Все это подталкивает космическую отрасль к использованию человекоподобных роботов, способных  проводить сложные операции в космосе. Само собой, не самостоятельно (роботы по ловкости пока не сравнялись с человеком и на Земле), но под полным управлением человека, так называемого робота-аватара. Это очень сложная с технической точки зрения задача. У человеческих конечностей очень много степеней свободы — настолько, что с механической точки зрения создание подобных искусственных систем находится на пределе возможного. Пока не появилось ни одного робота, подвижность конечностей которого была бы вполне сравнимой с человеческой.

Работа с инструментами, созданными для людей, по этой причине обычно слишком сложна для роботизированных систем. К примеру, Robonaut 2, которого NASA в 2011—2018 годах использовало на МКС, имеет кисти с 12 степенями свободы — против 27 степеней свободы у человеческих кистей. А создание аналога нижней части человеческого тела — еще более тяжелая и комплексная задача, за которую создали Robonaut 2 даже не брались — робот был безногим.

«Федор» — первый на орбите полноразмерный человекоподобный робот с нижней частью тела, и именно на нем опробуют возможности подобных систем в условиях микрогравитации на МКС. Вряд ли он сможет выполнять полноценные работы вне станции, но, чтобы в будущем решить эту непростую проблему, надо с чего-то начинать уже сейчас.

 Иван Ортега