NASA, Europejska Agencja Kosmiczna i wielu inwestorów przeznaczają miliardy dolarów na opracowanie aplikacji robotycznych i AI dostosowanych do pracy w stanie nieważkości. Nowe technologie mogą ułatwić eksplorację przestrzeni kosmicznej, być może nawet pozwolić nam zamieszkać na innej planecie.
Koncepcja robotów w kosmosie od dziesięcioleci pobudza naszą wyobraźnię – od Robby’ego z filmu Zakazana planeta po kultowe droidy R2-D2 i C-3PO z Gwiezdnych wojen. Ich obecność w kosmosie nie jest dziś tylko fikcją – coraz szybciej staje się rzeczywistością.
„Kiedyś polecimy na Marsa, nawet wyślemy tam ludzi, ale uważam, że rozsądnie byłoby najpierw przeprowadzić eksplorację przy użyciu robotów, by nauczyć się o tej planecie jak najwięcej. Dopiero wtedy będziemy mogli wysłać tam ludzi, którzy będą kontynuować badania rozpoczęte przez roboty”.
– John Glenn, pilot USMC, inżynier, astronauta, biznesmen i polityk. Trzeci Amerykanin w kosmosie i pierwszy Amerykanin, który wykonał lot orbitalny.
Autonomiczne sondy kosmiczne
Zapomnij o Księżycu – czas wyruszyć w dalszą podróż! Z pomocą najnowocześniejszych autonomicznych robotów, możliwości eksploracji naszego Układu Słonecznego nie mają granic.
Choć warunki na planetach takich jak Wenus czy Saturn nie sprzyjają człowiekowi, wizja relokacji na inną planetę wciąż kusi. Jednak zanim to marzenie zostanie zrealizowane, konieczne jest odpowiednie przygotowanie. To właśnie tutaj na szczególną uwagę zasługują sondy kosmiczne.
Sonda kosmiczna to bezzałogowe urządzenie przeznaczone do badania przestrzeni kosmicznej i gromadzenia cennych danych. Wyposażone w szereg instrumentów i narzędzi sondy badają atmosferę i skład planet, księżyców i innych ciał niebieskich, wykonując operacje w głębokiej przestrzeni kosmicznej, orbitując wokół planet lub księżyców, a nawet lądując na ich powierzchniach. Niektóre sondy odbywają misje w jedną stronę i przesyłają dane z kosmosu za pośrednictwem komunikacji radiowej, podczas gdy inne wracają na Ziemię, przywożąc dane i pobrane próbki.
Od listopada 2018 roku robot o nazwie InSight prowadzący badania na Marsie wykrył ponad 1300 trzęsień ziemi. Oprócz tego stwierdził wstrząsy spowodowane uderzeniem meteoroidów i odkrył lód wodny w pobliżu równika. Najważniejszą częścią misji InSight było poznanie wnętrza planety i zbadanie skorupy, płaszcza i jądra Marsa. Ponadto robot dostarczył dokładnych danych dotyczących warunków atmosferycznych na Marsie w ciągu marsjańskiego roku, czyli 687 dni. Jak stwierdził Ajay B. Limaye, adiunkt na Uniwersytecie Wirginii, w wywiadzie dla strony internetowej uniwersytetu: „Jak dotąd nie mieliśmy tak obszernych danych z powierzchni Marsa”.
Lewitujący robot-asystent na stacji kosmicznej
CIMON (ang. Crew Interactive Mobile Companion) to autonomiczny lewitujący robot-asystent, który bazuje na sztucznej inteligencji IBM o nazwie Watson. Robot został opracowany przez firmę Airbus na zlecenie Niemieckiej Agencji Kosmicznej. CIMON jest wyposażony w kamery, syntezator głosu i ekran, na którym wyświetlana jest twarz, dzięki czemu może komunikować się z astronautami.
Pierwsze zdjęcie robota CIMON w kosmosie zostało zrobione dopiero po dwóch latach jego pracy na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. CIMON to pierwszy robot wykorzystujący sztuczną inteligencję na pokładzie orbitującego laboratorium. Głównym założeniem tego rozwiązania jest zapewnienie bezobsługowej bazy danych, komputera i kamery ułatwiających badania naukowe.
Rozwój kosmicznych asystentów nie ustaje. Kolejna wersja robota o nazwie CIMON-2 opracowana przez Airbus zadebiutowała na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej w 2020 roku. Z kolei NASA pracuje nad stworzeniem asystenta dla astronautów podobnego do chatbota ChatGPT, opracowanego przez OpenAI. Celem twórców tej technologii jest zapewnienie konwersacyjnych interakcji między astronautami i pojazdami kosmicznymi. OpenAI zyskuje popularność nie tylko na ziemi, ale i w kosmosie.
Psy-roboty na Księżycu
Zanim osiedlenie się człowieka na Księżycu będzie możliwe, niezbędne jest przeprowadzenie szeroko zakrojonych badań naukowych. W tym celu naukowcy wraz ze studentami współpracują nad opracowaniem nowoczesnych robotów-psów, które w przyszłości mogłyby zostać wykorzystane do eksploracji księżycowego terenu. Dzięki swoim zdolnościom do wspinania się po stromych zboczach, skakania, kopania i pokonywania wzniesień mogą pewnego dnia przyczynić się do zbadania przez ludzi nie tylko Księżyca, ale i innych planet.
W 2022 roku pierwsze testy przeszedł przypominający psa robot o nazwie GLIMPSE, stworzony przez Politechnikę w Zurychu i Uniwersytet w Zurychu. Misją GLIMPSE jest zbadanie południowych polarnych obszarów Księżyca.
Kolejnym projektem psa-robota jest LEAP (ang. Legged Exploration of the Aristarchus Plateau) zaprojektowany do współpracy z EL3 – Europejskim Dużym Lądownikiem Księżycowym Europejskiej Agencji Kosmicznej. Jego konstrukcja została zainspirowana robotem ANYmal stworzonym przez Politechnikę w Zurychu i firmę ANYbotics.
„Robot pozwoli nam zbadać podstawowe parametry geologii i ewolucji Księżyca, takie jak materiał wyrzucony wokół kraterów, miejsca uderzenia meteorytów i zawalone jaskinie lawowe, które mogą zawierać materiał nienaruszony przez wietrzenie kosmiczne i inne procesy”.
– Patrick Bambach, inżynier w Max Planck Institute for Solar System Research w Niemczech.
Kosmiczny mechanik
W przestrzeni kosmicznej umieszczono tysiące satelitów, które służą zarówno do prognozowania pogody, jak i do badania planet i galaktyk, aby pomóc nam jeszcze lepiej poznać wszechświat.
Praca tych maszyn może się jednak czasem komplikować i wymagać interwencji mechanika.
Jak podaje Orbital Today, w połowie 2022 r. na orbicie znajdowało się ponad 5000 satelitów, a ich przeciętna żywotność wynosi od 5 do 15 lat. Niektóre z nich ulegają awariom, podczas gdy inne wymagają regularnej konserwacji.
Do połowy lat 80. naprawa uszkodzonych satelitów nie była możliwa, jednak sytuacja zmieniła się wraz z satelitą NASA Solar Maximum Mission. W 1984 r. satelita został naprawiony przez załogę promu Challenger. Od tego czasu przeprowadzono jeszcze kilka misji ratunkowych i naprawczych satelitów na orbicie. W 2020 roku odbyła się misja satelity serwisowego MEV-1, której celem była konserwacja satelity Intelstat 901 (w skrócie IS-901) na odległej obicie geostacjonarnej, umożliwiając mu wznowienie działania i powrót na orbitę.
Niebawem odbędą się także inne misje, których celem będzie uzupełnienie paliwa i naprawa satelitów na orbicie. Jedną z nich jest misja OSAM-1 (On-orbit Servicing, Assembly, Manufacturing-1) zaplanowana na rok 2024. Jej celem jest pierwsza w historii inspekcja przeprowadzona w przestrzeni kosmicznej, podczas której zostanie uzupełnione paliwo i wykonana renowacja starzejącego się satelity amerykańskiego.
Asystent astronauta
R5, zwany również Valkyrie, to humanoidalny robot o wzroście prawie 188 cm i wadze 136 kg. R5 został zaprojektowany z myślą o wspieraniu astronautów w wykonywaniu rozmaitych zadań w kosmosie. Robot zasilany jest w pełni bateryjnie i wyposażony został w liczne czujniki i kamery oraz siłowniki, umożliwiające aż 44 stopnie swobody.
Maszyna powstała w Centrum Kosmicznym Johnsona (JSC) na potrzeby konkursu DARPA Robotics Challenge 2013, a następnie stała się częścią programu Nasa Space Robotics Challenge. Od tamtej pory Northeastern University, wraz z Massachusetts Institute of Technology (MIT) w Stanach Zjednoczonych i szkockim Uniwersytetem Edynburskim, intensywnie współpracują nad opracowaniem niezbędnego oprogramowania przygotowującego robota do misji kosmicznych.
Valkyrie odbywa właśnie nową misję – zanim robot zostanie wysłany w kosmos, przechodzi testy w centrum Woodside Energy w Australii, demonstrując swoją wszechstronność w wykonywaniu ważnych zadań zarówno w kosmosie, jak i na Ziemi. Zadaniem robota jest podniesienie możliwości zdalnych operacji robotycznych, zwiększenie wydajności i bezpieczeństwa przedsięwzięć prowadzonych przez Woodside na morzu, jednocześnie dbając o ochronę personelu i środowiska.
„Cieszymy się, że możemy rozpocząć kolejną fazę rozwoju i testowania zaawansowanych systemów robotycznych, dzięki którym będziemy mogli pozytywnie wpłynąć na życie na Ziemi, umożliwiając bezpieczniejsze przeprowadzanie prac w niebezpiecznych środowiskach”.
– Shaun Azimi, szef zespołu Dexterous Robotics w NASA Johnson
Choć na razie jest robotem naziemnym, R5 lub jego ulepszona wersja może pewnego dnia polecieć w kosmos”.
Omówione powyżej zastosowania robotów w przestrzeni kosmicznej to dopiero początek drzemiącego w nich potencjału.Możliwości są naprawdę szerokie – od wyspecjalizowanych robotów mikrograwitacyjnych zdolnych do działania w warunkach nieważkości po łaziki planetarne, takie jak te na Marsie, które dokonały przełomowych odkryć, w tym śladów wody. Obecnie trwają prace nad wieloma innymi projektami i prototypami.
Wykraczając daleko poza granice ludzkich możliwości, te inteligentne technologie przesuwają granice eksploracji kosmosu w naprawdę ekscytującym i nowatorskim kierunku.
