Загадочная проблема с железом не давала Робонавту на МКС работать с 2015 года, поэтому его решили вернуть на Землю для ремонта

В феврале 2011 года НАСА запустила проект "Робонавт-2" на Международную космическую станцию. Это стало большим достижением для команды по робототехнике НАСА из Космического центра имени Линдона Джонсона в Хьюстоне. В космосе бывали и другие роботы, но Робонавт стал первым гуманоидным роботом, отправившимся за пределы Земли. На борту МКС робот должен был в итоге заниматься работой наравне с космонавтами и выполнять некоторые самые скучные и повторяющиеся задачи, занимающие значительное время, которое люди на борту могли бы потратить на науку и открытия.



Какое-то время всё шло хорошо. Робота распаковали, освободив от защитной пенки, и установили в лабораторном модуле Дестини. Впервые его включили в августе 2011 года, и к 2012-му он уже практиковался на работе с переключателями и очистке поручней, будучи управляемым удалённо с Земли. Примерно раз в месяц космонавты настраивали Робонавта, и он занимался исследовательскими задачами по нескольку часов кряду, работая над тем, чтобы превратиться из экспериментального проекта в полезного помощника по уходу за человеческим космическим кораблём. Робонавт даже завёл себе твиттер: «Гляньте, я в космосе!»


Но в 2014-м НАСА решила провести сложное и рискованное обновление. Робонавт представлял собой торс с парой рук и головой, а теперь НАСА хотело добавить ему ещё и пару ног. Идея была в том, чтобы добавить ему больше мобильности внутри станции. Удлинённые извилистые ноги работали бы почти как вторая пара рук и позволяли бы роботу двигаться по станции, держась за поручни — это серьёзно увеличило бы его возможности.

Но что-то при обновлении оборудования пошло не так, и повторяющиеся попытки исправить упрямую проблему не увенчались успехом. Последние несколько лет Робонавт практически не работал, и доступные для широкой общественности отчёты с МКС показывают, что в последний раз робота задействовали в полноценной исследовательской работе в декабре 2013-го. На этой неделе НАСА объявило, что возвращает Робонавта обратно на землю, чтобы починить.


Робонавт за своей панелью с задачами в январе 2013

Решение добавить Робонавту мобильности было частью долгосрочного плана НАСА. Сначала агентство хотело разделить работу Робонавта на три фазы. Первая фаза — стационарные операции, и она была успешно завершена к концу 2013 года, когда Робонавт использовал один лишь торс. Фаза 2 называлась «внутренняя транспортная мобильность». Для неё Робонавту нужно было организовать способ передвижения внутри МКС, для чего и потребовались ноги. Эти ноги также должны были стать основой третьей фазы «внешняя транспортная мобильность», в которую входила бы работа в вакууме снаружи станции, хотя такой сценарий потребовал бы ещё более серьёзного обновления оборудования робота.

«Программа космической станции была заинтересована в расширении наших возможностей», — рассказала нам Джулия Баджер, руководитель проекта Робонавт в НАСА. «Если бы нам удалось начать передвигаться, мы могли бы заниматься логистикой, чистить фильтры, заниматься ремонтом. Передвижение было следующим уровнем возможностей, которые мы могли бы выработать и проверить».


Извилистые ноги Робонавта

Но добавить новые ног Робонавту было несколько сложнее, чем просто отправить их на МКС и привинтить к его торсу. Установка ног потребовала бы серьёзного обновления значительной части ключевого оборудования Робонавта, включая установку новых компьютеров и проводку новых соединений для интерфейса ног от главного обработчика сигналов робота, не говоря уже о сложном механическом процессе сборки. Усложняло дело то, что Робонавт изначально предназначался для исследовательских работ на Земле. «Робонавт вообще не был разработан так, чтобы его могли обслуживать космонавты, — сказала Баджер. — Он должен был стать лабораторным роботом, и мы просто ухватились за возможность отправить его в космос».

Даже для НАСА такое обновление ног было трудной задачей. На вопрос о том, была ли команда уверена, что всё это сработает, Баджер сказала: «Я точно знаю, что уверены мы не были. Весь проект МКС связан с тем, чтобы пробовать что-то новое, поэтому мы многое узнали из разработки этих процедур и после того, как космонавты прошли через эту сложную хирургию». Также она добавила, что члены команды «проделали прекрасную работу», и что проблема с роботом не связана с действиями космонавтов, а следует исключительно из сложности оборудования.

НАСА ожидало, что на обновление ног, на которое у команды-разработчика Робонавта ушло 14 часов на Земле, у космонавтов должно уйти порядка 20 часов. В итоге на это ушло 40 часов. Работа была начата 16 июля 2014 года и закончена 28 августа.


Астронавт Стив Свансон с Робонавтом в 2014-м году, по окончанию установки ног

И почти сразу же команда Робонавта из Космического центра поняла, что что-то пошло не так. 29 августа робот был частично подключён к питанию, но они на земле не получали никаких телеметрических данных. Вскоре после этого был исправлен плохой контакт провода, и робот прошёл промежуточные проверки, но во время выполнения следующей задачи 17 декабря (в первый раз, когда робот включил питание мотора) ноги не заработали.

С января по август 2015 космонавты и команды на земле сталкивались с непредсказуемым поведением устройства, включая отказ датчиков, отказ коммуникаций, постоянные подвисания процессора. К сентябрю продолжавшийся отлов неисправностей указал на то, что проблема связана с питанием процессоров Робонавта. «Мы могли испытывать потерю питания процессоров в течение работы устройства, и со временем ситуация постоянно ухудшалась, — рассказала нам Баджер. – Цикл включения питания позволял вернуть питание, но ненадолго. Проблема была в том, что из-за перебоев с питанием иногда мы могли его включить обратно, а иногда он просто отрубался, поэтому мы не могли доверять полученным данным – всё это очень сильно сбивало с толку».

Ежедневные отчёты с МКС позволяют краем глаза взглянуть на то, как сильно космонавты и команда Робонавта на земле мучились с тем, чтобы понять, что не так с роботом. К 2016 году казалось, что Робонавта разобрали и проанализировали просто по кусочкам.

Астронавт Тим Копра настроил камеру, которая должна записывать видео работы Робонавта. Он использовал осциллоскоп, мультиметр и щуп для замера тока, чтобы помочь команде на земле искать источник проблем, отсоединив карту контроллера и запитав робота без этой карты. Собранные сегодня данные будут проанализированы на земле с целью определения причин отказа питания.
Выдержка из ежедневных отчётов с МКС, 23.03.2016

Две карты контроллеров, которые команда Космического центра подозревала в отказах, даже спустили обратно на Землю для проверок. Но после проверки в лаборатории оказалось, что карты в порядке, и поиск путей исправления продолжился – команда проверяла и перепроверяла всё, включая даже кабели снаружи робота:

Команда провела поиск неисправностей в корпусе Робонавта. Предыдущие поиски говорили о возможности наличия проблем у двух карт, которые вернули на землю и проверили. Затем их исключили, и во время сегодняшней работы команда получила хороший отклик от Робонавта во время первой загрузки. Индикаторные лампочки соответствовали нормальной работе. При сужении круга поисков для определения причин отказа питания были опробованы различные циклы подачи питания. В итоге команда реабилитировала несколько кабелей. Карты не вынимались из корпуса CPC1, и все кабели были подсоединены. Команды планируют проанализировать результаты, чтобы разработать план дальнейших действий.
Выдержка из ежедневных отчётов с МКС, 01.02.2017

Может показаться неожиданным, что эксперты по робототехнике их НАСА не смогли определить и исправить проблему, поскольку оборудование для космоса очень тщательно разрабатывается, создаётся и проверяется перед тем, как отправиться в космос. Но Робонавт на МКС немного отличается от пяти остальных Робонавтов, созданных в Космическом центре. Космический Робонавт представляет собой модель R2-B, а земные – R2-C, более позднюю его версию, «значительное улучшение схемы», как говорит Баджер. В итоге, как она сказала, эти различия и привели инженеров к правильному ответу, годы спустя после появления первой проблемы.


Астронавты Пеги Уитсон, Шейн Кимброу и Томас Паске ищут проблемы у Робонавта 01.02.2017

«Нам потребовалось очень много времени, чтобы со всем разобраться, но в итоге оказалось, что у робота на МКС не хватало заземления для компьютерного корпуса, — сказала она. – Ток находил обходные пути, что и привело к постепенной деградации робота. Поскольку робот на орбите отличался от тех, что остались на земле, эту ошибку с отсутствием контура заземления было нелегко отыскать».

Это значит, что электрический ток проходил по телу Робонавта не так, как задумано. Возможно, что некоторые его схемы и процессоры вообще не получали нужного питания, а другие получали его слишком много. Этот недостаток медленно убивал Робонавта.


«Ищем проблемы с Робонавтом вместе с наземной командой», — писал Тим Копра в твиттере в марте 2016 года. «Он пока не до конца вылечился».

В прошлом августе космонавты пытались установить перемычку заземления, но это не решило проблем. То место, где они хотели её установить, по словам Баджер, было покрыто специальным герметиком, защищающим чувствительные компоненты против закорачивания инородными объектами, которые могут свободно летать по МКС. Космонавты пытались отковырять его и «это было очень сложно», — сказала Баджер. «Оставались сомнения по поводу эффективности этого соединения. Кроме того мы были почти уверены в том, что отсутствие нужного провода привело к появлению и других повреждений».

Именно эти, другие повреждения, и вызывают больше всего опасения. Даже если изначальная проблема с заземлением была решена, а команда Робонавта в этом не уверена, Робонавт почти наверняка страдает из-за значительной деградации, вызванной током, бесконтрольно проходившим по корпусу. Можно было попробовать сделать что-то ещё, но когда в НАСА спросили, не нужно ли им использовать свободное место в грузовом отсеке для возвращения Робонавта, когда ближайшая миссия по восстановлению запаса ресурсов на станции будет возвращаться на землю, команда ответила утвердительно. В зависимости от степени повреждений, команда либо исправит Робонавта и отправит обратно на станцию, или же поменяет его на новую модель R2-C.

Баджер не смогла назвать сроки, в которые Робонавт вновь окажется на МКС – пока нет гарантированных миссий, и им надо будет найти свободное место, что может быть трудным, поскольку Робонавт сравнительно большой по объёму. Это значит, что они, возможно, даже не смогут сами присоединить к нему ноги, когда будут отправлять его обратно, хотя Баджер обещает, что в этом случае «их будет гораздо, гораздо проще собрать».


«Мы с Ванде Хей упаковали Робонавта для возвращения на Землю для ремонта» – написал в твиттере Джозеф Акаба 14 февраля и приложил фото от 9 февраля. «Будем ждать его возвращения».

В 9 февраля Робонавта упаковали и подготовили к возврату на землю. Команда в Хьюстоне готовится наладить работу своего робота, и Баджер напоминает нам о том, как важно помнить о смысле миссии Робонавта.

«Вся суть МКС состоит в возможности проверять что-то новое. Думаю, что Робонавт дал нам множество знаний о том, какие требования к гуманоидным роботам у нас появятся в будущем, — сказала она. – Мы везём его домой, чиним, и, в недалёком будущем, надеемся, что он вновь полетит наверх и будет выполнять свои первоначальные цели – продвижение новых технологий».