Nadchodzą roboty kosmiczne. Kiedy zastąpią astronautów podczas odległych i niebezpiecznych misji?

W tym artykule:

1. Międzynarodowa Stacja Kosmiczna coraz częściej gości roboty
2. Prace nad ziemskimi robotami pomagają w budowaniu kosmicznych maszyn
3. Trudno jest dostosować roboty do pracy w warunkach pozaziemskich
4. Kosmiczne roboty muszą sobie radzić z grawitacją odmienną od ziemskiej
5. Polska firma pracuje nad skaczącym księżycowym robotem

CIMON2 ma wielkość piłki do koszykówki. Na ekranie wyświetla oczy i usta rodem z kreskówek, a jego cel to bycie najlepszym przyjacielem każdego astronauty. Ten interaktywny robot ma przede wszystkim dbać o kondycję psychiczną pracujących w kosmosie ludzi. W 2022 roku rozpoczął kolejną serię testów na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS).

Międzynarodowa Stacja Kosmiczna coraz częściej gości roboty

Urządzenie zostało zaprojektowane i zbudowane przez inżynierów Airbusa na zamówienie niemieckiego Centrum Administracji Kosmicznej. Sterowany głosem system sztucznej inteligencji robota oparto na technologii AI Watson firmy IBM. Natomiast naukowcy ze Szpitala Uniwersyteckiego im. Ludwiga Maximiliana w Monachium czuwają nad tym, jak CIMON2 komunikuje się z ludźmi.

Jest to o tyle ważne, że robot ma także pomagać astronautom np. przy wykonywaniu eksperymentów lub napraw. Może głosowo przekazywać instrukcje, czytać wiadomości, nagrywać eksperymenty. Dzięki temu członkowie załogi ISS mogą skupić się na samym zadaniu.

Pierwsze żywe roboty potrafią się rozmnażać

Z najnowszych badań wynika, że żywe roboty potrafią rozmnażać się w sposób zupełnie inny niż jakakolwiek roślina lub zwierzę znane nauce.

ISS coraz częściej gości roboty. Trzy lata temu pojawiły się tam AstroBees – niewielkie latające sześciany naszpikowane czujnikami i kamerami. Wykorzystują wentylatory elektryczne jako układ napędowy, który pozwala im swobodnie poruszać się w panującej na stacji mikrograwitacji (potocznie zwanej nieważkością). Robotyczne pszczoły są wyposażone również w ramiona, które pozwalają im chwytać przedmioty i poręcze na stacji.

Prace nad ziemskimi robotami pomagają w budowaniu kosmicznych maszyn

Takie roboty to kolejne etapy na drodze do stworzenia tego, do czego od lat przyzwyczaiło nas science fiction: robota-asystenta, wszechstronnego narzędzia niosącego pomoc w trakcie niebezpiecznych misji kosmicznych. – W polskiej fantastyce tę kwestię najlepiej pokazał Stanisław Lem w powieści „Niezwyciężony”. Załoga tytułowego statku kosmicznego miała roboty inżynieryjne, ochronne, bojowe czy zwiadowcze. Nie były one jednak wyposażone w system sztucznej inteligencji, nie potrafiły porozumiewać się z człowiekiem, formułując rozbudowane zdania, jak robiły to na przykład roboty Asimowa czy TARS z filmu „Interstellar” – mówi Kamil Muzyka z Polskiej Fundacji Fantastyki Naukowej.

CIMON2 w swojej najbardziej zaawansowanej wersji ma przypominać właśnie TARS-a. Ale pokazany w „Interstellar” robot to nie tylko sztuczny przyjaciel, z którym można prowadzić przyjemną pogawędkę, lecz przede wszystkim znakomite narzędzie. Potrafi pilotować statek kosmiczny, zbierać dane z otoczenia, poruszać się w zróżnicowanym terenie, podnosić znaczne ciężary. Z filmu wynika, że TARS był robotem skonstruowanym do pracy w marynarce i dopiero później zaadaptowanym do funkcjonowania w warunkach kosmicznych. Może w takim razie mamy już na Ziemi roboty o podobnych do niego zdolnościach?

Robot zamiast policjantów. Sprawdza, czy mieszkańcy Tunisu przestrzegają zasad kwarantanny

Tunezyjskie ministerstwo spraw wewnętrznych wysłało na ulicę urządzenia do monitorowania przebiegu kwarantanny. Roboty wypytują o powód wyjścia z domu i sprawdzają dokumenty tożsamości.

– Takie roboty nie tylko istnieją, ale również pojawia się ich coraz więcej – mówi dr Krzysztof Walas z Instytutu Robotyki i Inteligencji Maszynowej Politechniki Poznańskiej. – Dobrym przykładem jest robotyczny pies Unitree Robotics, reklamowany jako towarzysz i pomocnik. Agility Robotics buduje dwunożne, humanoidalne roboty mogące pracować w magazynach i współpracować z ludźmi. Mamy roboty dopasowujące sposób poruszania się do różnorodnego terenu, jak to robi BigDog opracowany przez Boston Dynamics czy Schaft, będący wynikiem współpracy Uniwersytetu w Tokio z Google. Zazwyczaj brakuje im zdolności poznawczych, ale po połączeniu z systemem sztucznej inteligencji takim jak Siri mielibyśmy coś na wzór TARS-a – dodaje uczony.

Trudno jest dostosować roboty do pracy w warunkach pozaziemskich

Dlaczego zatem takich robotów nie widać jeszcze w kosmosie? Powodów jest kilka, a najbardziej podstawowy z nich to koszty. Wysłanie jednego kilograma ładunku na orbitę Ziemi – nawet przy najtańszym przewoźniku, jakim jest SpaceX – to koszt 2,5 tys. dol. Dlatego maszyny wysyłane w kosmos są na razie małe, rachityczne i przypominają raczej pająki niż świetnie sprawdzające się na Ziemi ciężkie roboty przemysłowe. – Delikatna konstrukcja nie może wykonywać precyzyjnych operacji – mówi dr Tomasz Barciński, szef Laboratorium Mechatroniki i Robotyki Kosmicznej CBK PAN.

Problemów z kosmicznymi maszynami jest więcej. W założeniu mają działać zarówno wewnątrz statku kosmicznego, jak i poza nim – w przestrzeni kosmicznej czy na odległych planetach, księżycach i asteroidach. Przygotowanie maszyn na takie wyzwania jest trudne. W próżni ruchome elementy robota mogą się ze sobą „skleić” wskutek zjawiska zwanego spawaniem na zimno.

W przyszłości roboty będą "czuły" ból. Czy nauczą się empatii?

Japońscy inżynierowie stworzyli sztuczną skórę ”odczuwającą” ból. Podłączyli ją do robota zdolnego odtwarzać podstawowe grymasy. To sprawia, że droga do empatycznych maszyn jest c...

Problemem jest także odprowadzanie ciepła, które produkuje każda maszyna. – W warunkach ziemskich chłodzenie to prosta sprawa: powietrze wchodzi w kontakt z ciałem i odbiera od niego ciepło przez przewodnictwo. Jest to dużo skuteczniejsze niż utrata ciepła przez jego wypromieniowanie pod postacią podczerwieni. Ale w próżni promieniowanie to jedyna droga chłodzenia. Trzeba więc inaczej zaprojektować elektronikę, czyli zasilanie i sterowanie napędów robota – wyjaśnia dr Barciński.

Z kolei dla maszyn, które mają pracować na Księżycu, wyzwaniem będzie wszechobecny pył. Promieniowanie kosmiczne zamienia go w plazmę, a ta przedostaje się do mechanizmów, zwiększa tarcie i przyśpiesza zużywanie się robotów.

Kosmiczne roboty muszą sobie radzić z grawitacją odmienną od ziemskiej

– Tworząc roboty kosmiczne – niezależnie od tego, czy są to robotyczne manipulatory, czy elektroniczni asystenci – musimy pamiętać, że będą one działać w warunkach, o których, wbrew pozorom, niewiele wiemy. Problemem jest chociażby sama grawitacja – mówi prof. Karol Seweryn z CBK PAN. Podaje przykład astronautów misji Apollo, którzy – choć wiedzieli przed lotem, że ciążenie na Księżycu jest znacznie mniejsze – dopiero na miejscu uczyli się, jak trzeba się po nim poruszać.

Konstruując ziemskie urządzenia, wykorzystujemy ziemską grawitację. Weźmy silnik spalinowy, który działa, bo mamy misę i pompę olejową, a olej dzięki grawitacji spływa w dół. W warunkach mikrograwitacji to po prostu nie zadziała. – Potrzebne są inne rozwiązania i to takie, które będą adaptować się do różnych warunków i funkcjonować równie sprawnie w zerowej grawitacji, jak i w miejscu o kilkukrotnie większym przyciąganiu niż ziemskie – dodaje prof. Seweryn.

Rewolucja robotyczna jest nieuchronna. Maszyny przejmują coraz więcej „ludzkich” zadań

Wkraczamy w erę robotów innych niż stacjonarne urządzenia wykonujące powtarzalne prace w fabrykach. Te nowe są tworzone po to, by żyć i pracować „ramię w ramię” z ludźmi. Rodzi to w...

Współczesne misje robotyczne to przede wszystkim kolejne łaziki wysyłane na Marsa oraz sondy kosmiczne. Przełomem okazał się lekki marsjański helikopter Ingenuity, który dotarł na Czerwoną Planetę w lutym 2021 roku. Wyposażony w kamery i prosty system sztucznej inteligencji pokazał, że można latać w rozrzedzonej marsjańskiej atmosferze. Docelowo takie częściowo lub całkowicie autonomiczne maszyny mają pełnić rolę zwiadowców.

Polska firma pracuje nad skaczącym księżycowym robotem

Nad maszyną zwiadowczą pracuje również polska firma. – Nasz Galgo to trójnożny zwiadowca, poruszający się po powierzchni małych ciał niebieskich skokami – wyjaśnia Łukasz Wiśniewski z Astroniki.

Robot ma towarzyszyć łazikowi księżycowemu. Będzie mógł poruszać się w promieniu do 500 m od stacji bazowej, ale to wystarczy do ocenienia terenu i wybrania optymalnej trasy dla pojazdu. Galgo ma być zasilany energią słoneczną. Poruszanie się skokami jest odpowiedzią na warunki panujące na Księżycu.

NASA ujawnia plany: w 2031 stacja ISS wpadnie do Oceanu Spokojnego

Los Międzynarodowej Stacji Kosmicznej jest przesądzony. W 2030 roku zakończy swoją działalność, a NASA nawiąże współpracę ze stacjami komercyjnymi. Co stanie się z samą ISS? Wpadnie d...

– Poza wsparciem dla łazika lub – w przyszłości – dla astronauty, Galgo może też wykonać misję kamikadze. W razie potrzeby wskoczy do głębokiego krateru lub do jaskini i będzie przesyłać dane, dopóki nie skończy mu się energia – mówi Łukasz Wiśniewski.

Problem w tym, że księżycowy skoczek zapewne kompletnie nie sprawdziłby się na Marsie czy podczas badania asteroidy. Dlatego projektanci kosmicznych robotów często muszą zaczynać pracę od zera. Na uniwersalną maszynę, taką jak TARS, przyjdzie nam poczekać jeszcze wiele lat – podobnie zresztą jak na dalekie loty załogowe.