Прежде чем представить какую-нибудь техническую новинку, производители обязательно подвергают ее строгим испытаниям - особенно, если от надежности изделия зависит безопасность пользователя. Типичным примером могут служить автомобили: какие только тесты им не приходится выдерживать! Но если выявить скрытый дефект конструкции автомобиля до выхода модели на рынок все же не удается, его можно хотя бы устранить потом. У разработчиков транспортных средств и оборудования, предназначенных для работы в космосе, такой возможности нет, а ошибки, то есть отправка в космос аппаратов, быстро выходящих из строя и не способных выполнить поставленные задачи, обходятся в многомиллионные суммы. Тем важнее испытания на Земле.

Лунный ландшафт в Бремене

Немецкий научно-исследовательский центр искусственного разума DFKI при Бременском университете построил для этой цели специальный полигон, имитирующий лунный ландшафт. Профессор Франк Кирхнер (Frank Kirchner), специалист в области информатики и роботостроения, говорит: "Мы проанализировали фотоснимки - прежде всего, фотоснимки кратера Шеклтона, расположенного у южного полюса Луны, - с тем, чтобы максимально точно воспроизвести микроструктуру лунной поверхности. На снимках хорошо видны небольшие ямки глубиной сантиметров в пятьдесят. Это следы падения микрометеоритов".

Но яма глубиной в полметра вполне может стать непреодолимым препятствием для планетохода. Чтобы научить роботов успешно преодолевать такие кратеры, профессор Кирхнер и его коллеги построили в огромном ангаре площадью около 300 квадратных метров искусственный лунный ландшафт. При этом они взяли за образец гористую местность в районе южного полюса, отличающуюся наиболее сложным рельефом. Изучив снимки, добытые в ходе выполнения американской космической программы Apollo, бременские ученые постарались максимально точно воспроизвести ландшафт, отлив крутые склоны кратеров из синтетических смол и разбросав на земле гальку и валуны. Особое внимание исследователи уделили имитации световых условий на Луне.

Профессор Кирхнер поясняет: "В зависимости того, где вы находитесь, солнечные лучи падают на поверхность под углом от одного до полутора градусов. Иными словами, вершина кратера ярко освещена. И, кстати, из-за этого сильно разогрета. Тени очень контрастны. Но стоит вам на несколько метров спуститься внутрь, в кратер, как наступает полная тьма. И лютый холод".

Космический скалолаз

Именно здесь бременские роботостроители и намерены испытывать и доводить до ума (пусть и искусственного) свои планетоходы. Речь идет, в частности, о разработанном здесь же Space Climber - "космическом скалолазе", роботе длиной в полметра и массой в 23 килограмма, способном карабкаться на горные склоны и внешне изрядно напоминающим огромное насекомое. Эта конструкция действительно основана на способе передвижения, позаимствованном у живой природы, - подтверждает руководитель проекта Зебастиан Барч (Sebastian Bartsch): "У нас тут шесть ног, и в каждой ноге - четыре сустава. Это значит, каждая нога может принимать практически любое положение. Если, скажем, робот опрокинется на спину, он может просто повернуть ноги и продолжить движение. Кроме того, даже если одновременно три ноги из шести не имеют опоры, система сохраняет устойчивость. Теперь мы хотим оптимизировать ее, заставив карабкаться вверх по склонам на нашем полигоне".

Пока же "космический скалолаз" не способен преодолевать подъемы круче 35 градусов, а этого для будущих миссий на Луне или Марсе явно недостаточно. А еще роботу нужно научиться ориентироваться в пространстве. "Спереди он оборудован лазерным сканером и видеокамерой, - говорит ученый. - Лазерный сканер позволяет ему получать трехмерное изображение окружающего пространства, а камера дает ту же самую видеоинформацию оператору, управляющему роботом. Мы называем такую систему управления полуавтономной, потому что направление перемещения задает человек, а вся координация движений и последовательность включения и выключения электромоторов на ногах робота осуществляются в автономном режиме. Но роботу пока не хватает пространственного мышления. Будем его тренировать на нашем полигоне".

Полигон Бременского университета намерены использовать также Европейское космическое агентство ESA и Немецкий центр аэрокосмических исследований DLR. В ангаре десятиметровой высоты и воздушное пространство поставлено на службу науке. Здесь имитируются операции по сближению двух спутников, один из которых вышел из строя и утратил маневренность. Какие именно сенсоры, какая электроника оптимальны для решения такой задачи - это тоже определяется экспериментальным путем на бременском полигоне.

Автор: Владимир Фрадкин
Редактор: Ефим Шуман