Robonaut na vesmírné stanici zvládne práce všeho druhu

Na Mezinárodní kosmické stanici už se vystřídalo okolo dvou stovek astronautů z mnoha států - ale takový, jaký teď přiletěl s misí STS-133 raketoplánu Discovery, mezi nimi dosud nebyl. Jmenuje se Robonaut R2 a je to první humanoidní robot na oběžné dráze.

"Splnil se nám velký sen - vyrobit robotického pomocníka astronautů a dostat ho do vesmíru," řekl v den startu šéf jeho vývoje Ron Diftler. A velitel raketoplánu Discovery Steven Lindsey k tomu dodal: "Robonaut po nás chtěl křeslo na letové palubě, ale už nebylo volné místo. Poslali jsme ho do nákladového prostoru."

Vnější podoba Robonauta R2 s člověkem je zarážející - a tak trochu i morbidní: má jen horní polovinu těla, hlavu a paže, ale v nich obratnost a sílu, kterou by mu leckdo mohl závidět. Reminiscence na sci-fi thrillery o vzbouřených robotech se nabízejí skoro samy. To ale nehrozí a zřejmě ještě dlouho hrozit nebude, protože tak daleko zatím kybernetika nedospěla. Robonaut R2 je spíš dálkově ovládaný manipulátor s určitými prvky umělé inteligence, který dokáže nahradit člověka při vykonávání některých úkonů. Jakých? To právě má zjistit současné testování.

"V případě programu Robonaut je naším základním cílem vytvořit stroj, který by vykonával rutinní práce a uvolnil posádku kosmické stanice pro důležitější úkoly," vysvětluje Ron Diftler, projektový manažer Johnsonova kosmického střediska NASA.

Údržbář, který nedýchá

Zajištění životních funkcí člověka v kosmickém prostoru představuje velký technický i medicínský problém. A také drahý problém, protože lidský astronaut vyžaduje trvalé zásobování kyslíkem, vodou, potravinami a teplem. Přitom místa v kosmických lodích není nazbyt a vynesení každého kilogramu zásob do vesmíru stojí desetitisíce dolarů. Kdyby proto některé činnosti na palubě kosmické stanice nebo meziplanetární lodě zastal univerzální stroj, mohlo by to ušetřit hodně starostí i peněz.

Ještě víc to platí pro činnost člověka v otevřeném prostoru mimo loď (tzv. EVA - Extravehicular Activities), která stále patří k nejobtížnějším, nejrizikovějším a také nejnákladnějším operacím ve vesmíru. Navzdory vysoké ceně skafandru, která se počítá v milionech dolarů, jsou možnosti člověka v něm omezené a práce mimořádně namáhavá. Kdyby mohl EVA vykonávat dálkově ovládaný stroj, bylo by to bezpečnější, levnější a podstatně efektivnější. "Byla by to úžasná věc, kdybychom mohli takové stroje místo sebe posílat do rizikového prostředí," říká k tomu Steven Lindsey.

V současnosti je takové nasazení robotů aktuální především v souvislosti se stavbou a provozem Mezinárodní kosmické stanice (ISS). Ještě naléhavější ale bude při budování základen na Měsíci a dlouhodobých letech k planetám, kometám a asteroidům. Lze si představit i to, že jednou budou takové stroje dlouhodobě zaparkované na oběžné dráze a v případě potřeby přeletí k poškozeným satelitům, aby je opravily. Už při složitých a drahých "údržbářských" misích k Hubbleovu kosmickému teleskopu se uvažovalo o jejich nahrazení robotem. Program Robonaut k tomu otevírá cestu.

Dělník pro kosmické stavby

S pracemi na prvním Robonautovi začala NASA roku 1997. Kromě mnoha dalších partnerů se na vývoji podílela také agentura pro pokročilý obranný výzkum DARPA, která se proslavila podílem na vzniku internetu. Prvotní idea byla, že Robonaut bude umístěn na konci robotické paže, kterou je vybavena Mezinárodní kosmická stanice. Roku 2006 prošel první Robonaut náročnými testy.

Ve stejné době se o projekt začala zajímat společnost General Motors. Výsledkem byla dohoda o společném vývoji druhé generace Robonautů. Z něho pak vzešel robot, který je nyní na ISS, a tři další prototypy, jež se testují na Zemi. Na konci vývoje by měl být stroj, který bude pomocníkem astronautů při kosmických misích a nahradí je všude tam, kde by to pro lidi bylo nebezpečné.

Současný pobyt Robonauta na ISS má především ověřit jeho schopnosti v podmínkách skutečné kosmické mise. Zatím se nepohybuje po stanici volně - má vyhrazené místo v laboratorním modulu Destiny. Dalším cílem konstruktérů ale bude umožnit mu i pohyb.

"Nejdřív asi dostane jedinou nohu, která mu umožní se přichytit na různých místech," říká Ron Diftler. "Pro přemisťování po stanici ve stavu beztíže přitom bude používat ruce - podobně jako astronauté."

Pro úkoly na povrchu Měsíce a planet má ve vzdálenější budoucnosti využívat buď kolový podvozek nebo nohy podobné lidským. Potomci dnešního Robonauta by tak mohli na povrchu těchto těles přistát před lidmi a sami tam připravit stavbu základny. Při plnění úkolů vně stanice, kosmické lodi nebo v okolí komet a asteroidů s nepatrnou gravitací zase těmto robotům lépe poslouží systém trysek.

Podoba Robonauta s lidmi není samoúčelná - konstruktéři chtěli, aby stroj mohl bez problémů používat prostory, průlezy a přechodové sekce kosmické lodi určené pro lidi. Stejně tak pro něj není třeba upravovat "lidské" pracovní nástroje, nářadí a ovládací prvky.

Samostatnost pod dohledem

Humanoidní podoba Robonauta navozuje představu samostatného inteligentního stroje, jaké se objevují třeba ve sci-fi filmech. Ve skutečnosti ale má do svého populárního jmenovce R2D2 z Hvězdných válek hodně daleko.

"Jeho způsob práce by se dal popsat jako autonomie pod dohledem," vysvětluje Diftler. "Nedostává od nás jednotlivé příkazy, ale celé jejich sekvence a plní je s ohledem na momentální podmínky. Jednodušší úkony má dopředu naprogramované. Je tedy ,inteligentní' asi tak jako rovery, které v současnosti plní úkoly na Marsu." Robonaut pracuje pod bezprostředním dozorem, zatímco na Mars letí povel ze Země desítky minut. Jeho samostatnost tedy může být menší, lidská obsluha má možnost kdykoliv okamžitě zasáhnout. Ve srovnání s rovery je ale podstatně zručnější - jeho "ruce" mají podobnou pohyblivost jako lidské a jsou také opatřeny senzory tlaku, které v nich robotovi dávají cit. Spíš než o robota ve smyslu samostatně jednajícího kybernetického zařízení tedy jde o mimořádně univerzální dálkově ovládaný manipulátor s určitými prvky umělé inteligence.

Důležitou součástí projektu proto je vývoj systému "vzdálené přítomnosti" ("telepresence") operátora při řízení robota. Cílem je docílit co nejdokonalejší vazby mezi člověkem a strojem tak, aby komfort práce byl stejný, jako kdyby člověk pracoval přímo v kosmickém prostoru, aniž by mu při tom vadil neohrabaný skafandr. Robonautova podoba s člověkem přitom operátorovi jeho ovládání značně usnadňuje.

Zdroj: NASA, GM

Kudlanka ve vesmíru

Robonaut R2 není první robotický manipulátor na Mezinárodní kosmické stanici, jeho předchůdce se ale podobal spíš gigantické kudlance než člověku. Zařízení Dextre SPDM (Special Purpose Dexterous Manipulator) vyvinuli a vyrobili v Kanadě a na ISS se dostalo v březnu 2008 při misi raketoplánu Endeavour STS-123. Dálkově ovládaný manipulátor o hmotnosti půldruhé tuny má dvě robotické paže, které se mohou natáhnout do délky až 3,5 metru. Může manipulovat s objekty o hmotnosti až 600 kg. Je určen výhradně pro práce ve vnějším prostoru na povrchu stanice - může například připevňovat nebo vyměňovat baterie, provádět drobné opravy, obsluhovat vědecké experimenty atd.

Měl by letět na Měsíc

Zásahy prezidenta Obamy do programů NASA vedly ke zrušení programu Constellation, jehož součástí byl i návrat amerických astronautů na Měsíc. Kosmická agentura uvažuje o mnohem levnější náhradě, jejímž hrdinou by měl být právě Robonaut. Jeho vysazení na povrchu Měsíce by mělo být možné realizovat pomocí malého modulu, který vyvíjí soukromá firma Armadillo Aerospace. Celá výprava by tak mohla být mnohem levnější, navíc by se nemalá částka ušetřila i za návrat na Zemi. Má se za to, že expedici známou jako Project M by bylo možné pořídit za 400 milionů dolarů (z toho 200 milionů by stál raketový nosič) a připravit za pouhých 1000 dní.

Discovery naposledy

Mise STS-133 je 35. výprava raketoplánů k Mezinárodní kosmické stanici. Současně je to poslední let raketoplánu Discovery. Hlavním úkolem bylo dopravit na ISS stálý víceúčelový modul (PMM - Permanent Multipurpose Module), platformy ExPRESS Logistic Carrier pro provádění experimentů v otevřeném kosmickém prostoru a Robonauta R2. Velitelem mise je Steven Lindsey, v šestičlenné posádce je jedna žena. Start se uskutečnil 24. února, trvání mise bylo naplánováno na 11 dní.NASA vyslala do vesmíru prvního humanoidního robota nazvaného Robonaut2 nebo také R2 v rámci mise STS-133 na Mezinárodní kosmickou stanici. Cílem je testovat, jak podmínky mikrogravitace a vystavení kosmické radiaci ovlivňují výkony robota.

CO VŠECHNO UMÍ
Robonaut 2 má ruce s pohyblivostí podobnou lidské a dokonce i s citem, takže je schopen třeba telefonovat. První zpráva, kterou po startu poslal, zněla: Jsem v kosmu! Ahoj vesmíre!!!
FOTO: NASA

SILÁK
Své silné "lidské" ruce předváděl Robonaut R2 jako kulturista ze čtyřkolového podvozku při testování v pokusném areálu NASA Desert Rats v arizonské poušti.
FOTO: NASA