NASA: Ανθρωποειδή ρομπότ ετοιμάζονται να κατακτήσουν τη Σελήνη

Σύνοψη

• Η ομάδα Dexterous Robotics της NASA αναπτύσσει προηγμένα ανθρωποειδή ρομπότ τα οποία προορίζονται να πλαισιώσουν τους αστροναύτες κατά τη διάρκεια των επερχόμενων αποστολών στη Σελήνη και μελλοντικά στον Άρη.
• Στόχος του αμερικανικού οργανισμού διαστήματος δεν είναι η αντικατάσταση του ανθρώπινου παράγοντα, αλλά η μεταβίβαση των επικίνδυνων και επαναλαμβανόμενων εργασιών σε αυτόνομες μηχανές, αυξάνοντας έτσι κατακόρυφα τα επίπεδα ασφάλειας.
• Τα συστήματα δοκιμάζονται εξοντωτικά στην υπερσύγχρονη εγκατάσταση iMETRO του Johnson Space Center, προκειμένου να διασφαλιστεί η αντοχή τους στην εξαιρετικά φθοροποιό σεληνιακή σκόνη, στις ακραίες θερμοκρασίες και στην έντονη ηλιακή ακτινοβολία.
• Ρομπότ όπως ο Valkyrie και ο βετεράνος Robonaut 2 εκπαιδεύονται σε καθημερινές εργασίες που απαιτούν λεπτούς χειρισμούς, όπως το άνοιγμα θυρών σε διαστημικά οχήματα και η μεταφορά επιστημονικού εξοπλισμού, λειτουργώντας ως οι ιδανικοί προπομποί για την εγκαθίδρυση μιας μόνιμης σεληνιακής βάσης.

Η NASA αναπτύσσει προηγμένα ανθρωποειδή ρομπότ, όπως ο Valkyrie και ο Robonaut 2, για την υποστήριξη των αστροναυτών κατά τη διάρκεια των σεληνιακών αποστολών του προγράμματος Artemis. Οι μηχανές αυτές δεν προορίζονται να αντικαταστήσουν τους ανθρώπους, αλλά να αναλάβουν επικίνδυνες και επαναλαμβανόμενες εργασίες συντήρησης στο ακραίο διαστημικό περιβάλλον, ελαχιστοποιώντας τους κινδύνους και ενισχύοντας την ασφάλεια των πληρωμάτων.

Η επιστροφή της ανθρωπότητας στον φυσικό μας δορυφόρο μέσω του φιλόδοξου προγράμματος Artemis δεν θα περιοριστεί μόνο στην αποστολή εξερευνητών για μερικές ημέρες, αλλά εστιάζει στην εγκαθίδρυση μιας μακροπρόθεσμης και βιώσιμης παρουσίας, η οποία απαιτεί τη συνδρομή τεχνολογιών αιχμής που ξεπερνούν κατά πολύ τα μέχρι σήμερα δεδομένα της αεροδιαστημικής μηχανικής. 

Ακριβώς σε αυτό το κομβικό σημείο υπεισέρχεται η ομάδα Dexterous Robotics του Johnson Space Center στο Τέξας, η οποία έχει αναλάβει τη δημιουργία ρομποτικών συστημάτων επόμενης γενιάς ικανών να λειτουργήσουν σε συνθήκες που θα δοκίμαζαν τις αντοχές οποιουδήποτε ανθρώπινου οργανισμού. Οι ερευνητές της υπηρεσίας καταβάλλουν προσπάθειες για να κατασκευάσουν αυτόνομα συστήματα που θα μπορούν να συμβιώσουν αρμονικά με τα πληρώματα των αστροναυτών και να λειτουργήσουν ως πολλαπλασιαστές ισχύος στην προσπάθεια εξερεύνησης του βαθέος Διαστήματος.

Ο επικεφαλής της ομάδας, Shaun Azimi, τονίζει πως η βασική φιλοσοφία πίσω από τον σχεδιασμό αυτών των μηχανών έγκειται στην προστασία και τη διευκόλυνση του ανθρώπου, επιτρέποντας στους αστροναύτες να αφιερώνουν τον πολύτιμο χρόνο τους στην επιστημονική έρευνα, την ανάλυση γεωλογικών δειγμάτων και την εξερεύνηση, αφήνοντας τις τεχνικές εργασίες ρουτίνας στις μηχανές. 

Η κατασκευή ενός αξιόπιστου ρομπότ για διαστημική χρήση αποτελεί ένα ασύλληπτα πολύπλοκο εγχείρημα, καθώς τα υλικά και τα ηλεκτρονικά συστήματα καλούνται να αντεπεξέλθουν σε περιβάλλοντα μικροβαρύτητας, να επιβιώσουν από τον συνεχή βομβαρδισμό ισχυρής ηλιακής ακτινοβολίας και κυρίως να αντιμετωπίσουν τη σεληνιακή σκόνη, γνωστή ως ρεγόλιθο, η οποία είναι εξαιρετικά τραχιά και ικανή να καταστρέψει τους μηχανικούς αρμούς και τα ευαίσθητα κυκλώματα μέσα σε ελάχιστο χρονικό διάστημα.

Η προσέγγιση της επιλογής της ανθρωποειδούς μορφής δεν είναι τυχαία και βασίζεται στην απλή αλλά καθοριστική λογική ότι οι διαστημικοί σταθμοί, τα οχήματα επιφανείας και οι μελλοντικές σεληνιακές βάσεις σχεδιάζονται πρωτίστως με γνώμονα την ανθρώπινη εργονομία, διαθέτοντας λαβές, πόρτες, εργαλεία και διαδρόμους που ταιριάζουν στις ανθρώπινες διαστάσεις. Για πάνω από 15 χρόνια, η NASA πειραματίζεται με διποδικά συστήματα, έχοντας στο οπλοστάσιό της τον βετεράνο Robonaut 2, ο οποίος απέδειξε την αξία του παραμένοντας επτά χρόνια στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό, και τον πιο σύγχρονο Valkyrie, ένα επιβλητικό μηχάνημα που αποτελεί το αποκορύφωμα της ρομποτικής εξέλιξης της υπηρεσίας. Οι μηχανικοί του οργανισμού αντλούν πολύτιμα δεδομένα από την πολυετή λειτουργία αυτών των συστημάτων για να βελτιστοποιήσουν τον κώδικα και τα φυσικά εξαρτήματα των νέων πρωτοτύπων.

Στο επίκεντρο αυτής της εντατικής διαδικασίας ανάπτυξης βρίσκεται η εγκατάσταση iMETRO (Integrated Mobile Evaluation Testbed for Robotics Operations), ένας προηγμένος χώρος δοκιμών στο Χιούστον που παρέχει ένα ρεαλιστικό περιβάλλον εξομοίωσης των σεληνιακών συνθηκών, επιτρέποντας σε εσωτερικές ομάδες αλλά και σε εξωτερικούς συνεργάτες από τον ιδιωτικό τομέα να ελέγχουν τη συμπεριφορά των ρομπότ τους σε πραγματικές συνθήκες. Στις συγκεκριμένες εγκαταστάσεις περιλαμβάνονται ομοιώματα διαστημικών σκαφών, κατοικιών καθώς και μια υπαίθρια βραχώδης έκταση που αναπαριστά πιστά το ανώμαλο έδαφος του φεγγαριού, δίνοντας στους προγραμματιστές τη δυνατότητα να επιλύσουν κρίσιμα σφάλματα λογισμικού πριν αυτά εκδηλωθούν κατά τη διάρκεια μιας πραγματικής αποστολής εκατομμύρια χιλιόμετρα μακριά από τη Γη. Μέσα από αυτούς τους εξοντωτικούς ελέγχους διασφαλίζεται ότι κάθε πιθανή εμπλοκή ή δυσλειτουργία θα αντιμετωπιστεί στο ασφαλές περιβάλλον του εργαστηρίου.

Τα καθήκοντα που θα κληθούν να φέρουν εις πέρας οι ρομποτικοί εξερευνητές εκτείνονται από την αμιγώς πρακτική μεταφορά βαρέων φορτίων μέχρι την εκτέλεση λεπτών και ακριβών κινήσεων που απαιτούν εξελιγμένους αλγόριθμους τεχνητής νοημοσύνης και προηγμένους αισθητήρες αντίληψης του χώρου. Ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα προέρχεται από την επιτυχημένη δοκιμή της εταιρείας PickNik, η οποία χρησιμοποίησε τις εγκαταστάσεις iMETRO για να αξιολογήσει ένα καινοτόμο λογισμικό που επιτρέπει σε έναν ρομποτικό βραχίονα να αναγνωρίζει οπτικά την καταπακτή ενός διαστημικού σκάφους, να γυρίζει τον μηχανισμό ασφάλισης, να ανοίγει την πόρτα και στη συνέχεια να μεταφέρει με ασφάλεια τις τσάντες ανεφοδιασμού. Τέτοιου είδους αυτοματοποιημένες διαδικασίες μεταφράζονται σε εξοικονόμηση χιλιάδων ωρών εργασίας για τους αστροναύτες, αποτρέποντας παράλληλα την περιττή έκθεσή τους στο εχθρικό εξωτερικό περιβάλλον κατά τη διάρκεια των διαστημικών περιπάτων (EVA), οι οποίοι κρύβουν πάντοτε απρόβλεπτους κινδύνους.

Η ενσωμάτωση τέτοιων αυτόνομων συστημάτων αναμένεται να οδηγήσει σε ένα μεταβατικό στάδιο, κατά το οποίο τα ρομπότ θα αποτελούν τους μόνους κάτοικους της σεληνιακής επιφάνειας πριν προετοιμάσουν πλήρως το έδαφος για την υποδοχή των ανθρώπινων πληρωμάτων, εκτελώντας προπαρασκευαστικές εργασίες εγκατάστασης μονάδων παραγωγής ενέργειας και υποστηρικτικών δομών. 

Η τεχνογνωσία που συσσωρεύεται από το πρόγραμμα Artemis πρόκειται να παίξει καθοριστικό ρόλο στα μελλοντικά σχέδια εξερεύνησης του Άρη, όπου οι τεράστιες αποστάσεις προκαλούν σημαντικές καθυστερήσεις στις επικοινωνίες με τη Γη, καθιστώντας την απόλυτη αυτονομία λήψης αποφάσεων από τα ρομπότ απαραίτητη προϋπόθεση για την επιβίωση οποιασδήποτε αποστολής.