«Вечная» станция и роботы-ассистенты: каким будет космос после МКС

Фото: Shutterstock

Международная космическая станция, ставшая символом эпохи межгосударственного сотрудничества в космосе, готовится к своему прощальному витку вокруг планеты. В 2030 году её обломки упадут в Тихий океан, в район, который космические державы уже прозвали «кладбищем космических кораблей». Но на смену легендарному комплексу приходит новая — Российская орбитальная станция (РОС). И она будет устроена принципиально иначе: не как единая конструкция, обречённая на старение, а как живой организм, способный обновляться буквально «на лету». А помогать в этом будут, возможно, андроиды — человекоподобные роботы, которые со временем могут стать такими же штатными членами экипажа, как и космонавты. 

Что ещё может ожидать космос в ближайшие годы — рассказал профессор института № 6 «Аэрокосмический» Московского авиационного института, доктор технических наук Александр Белявский.

МКС как эксперимент: опыт длиною в четверть века

Когда 20 ноября 1998 года на орбиту вывели первый модуль МКС «Заря», мало кто мог предположить, что станция проработает больше 25 лет. Изначально её проектировали на 15 лет службы — до 2013 года. Но модульная конструкция оказалась настолько удачной, что срок эксплуатации постоянно продлевали. 

Сейчас, спустя четверть века непрерывной работы, стало очевидно: МКС — это величайший эксперимент человечества. И не только в научном смысле.

— За время работы станции были проведены тысячи, если не десятки тысяч экспериментов. Их невозможно перечислить. Но даже эксперимент, не давший ожидаемого результата, имеет значение — мы хотя бы узнаём, как не надо делать. Всё идёт в научную копилку, — отмечает Александр Белявский.

Опыт эксплуатации станции «Мир» тоже сыграл свою роль. После завершения пилотируемой программы «Мир» ещё около девяти месяцев летал в автоматическом режиме – до полного затопления в марте 2001 года. Инженеры наблюдали, какие бортовые системы в каком порядке выходят из строя, и учились дистанционно парировать нештатные ситуации. Этот бесценный опыт позволил продлить жизнь МКС далеко за первоначально отведённые сроки.

Почему МКС нельзя ремонтировать до бесконечности

У МКС есть фундаментальная конструктивная проблема. Её собирали последовательно, наращивая модули вокруг центрального ядра. — Самый старый, изношенный модуль «Заря» — это то, с чего начинали строить станцию. Его нельзя заменить. Сама конструкция МКС такой возможности не даёт, — объясняет профессор МАИ.

К началу 2020-х износ стал критическим. Участились протечки воздуха, оборудование устарело морально и физически, в труднодоступных уголках станции расцвели целые колонии микроорганизмов, которые невозможно полностью удалить. По оценкам Роскосмоса, расходы на поддержание работы МКС уже сопоставимы со стоимостью создания новой станции.

Именно поэтому решение о завершении эксплуатации было принято окончательно и бесповоротно. По плану, с 2028 года начнётся постепенное сведение МКС с орбиты, а в 2030 году она отправится в последний путь. К станции пристыкуют специальный корабль (разрабатываемый, в том числе, и компанией Илона Маска по заказу NASA), который даст тормозной импульс.

На высоте около 110 километров МКС начнёт разрушаться, и примерно 120 тонн несгоревших обломков упадут в несудоходный район Тихого океана — туда же, где 23 марта 2001 года нашёл своё последнее пристанище комплекс «Мир».

Опыт эксплуатации МКС и «Мира» стал отправной точкой для проектирования новой российской станции. РОС будет построена по принципиально иной архитектуре.

— Новую станцию предложили сделать двухъядерной — с двумя центральными узлами. Когда один модуль вырабатывает ресурс, всё управление переводится на другой, а старый отстыковывается, и его место занимает новый. Потом, когда придёт время менять второй узел, операция повторяется, — рассказывает Белявский.

Каждый из двух центральных узлов будет строится вокруг универсального узлового модуля — своего рода «сердца», оснащённого множеством стыковочных портов. Именно к нему, как к основе, будут пристыкованы все остальные модули: лабораторные, энергетические, шлюзовые для выходов в открытый космос. Сам универсальный узловой модуль рассчитан на значительно больший срок службы, чем сменные блоки.

Когда какой-либо из пристыкованных модулей выработает ресурс (а рассчитан он минимум на 15 лет), его можно будет заменить, не отстыковывая весь центральный узел. А если придёт время заменить сам центральный узел целиком — в дело вступает уже описанная выше процедура: управление переводится на второй узел, старый узел отстыковывается, а на его место пристыковывается новый.

Такой подход исключает ситуацию, когда выход из строя одного элемента делает невозможным функционирование всей станции. Как отметили в пресс-службе РКК «Энергия» в декабре 2023 года, за 50 лет планируемой работы РОС может смениться до трёх поколений модулей. По сути, с каждым циклом обновления станция будет получать новые технологии и решения, оставаясь на переднем крае науки и техники.

Первый модуль РОС — научно-энергетический (НЭМ), изначально предназначавшийся для МКС, — планируется запустить уже в 2027 году, а полное развёртывание станции ожидается к 2033 году. 

Орбита станции будет иметь наклон 51,6 градуса — такой же, как у МКС. Изначально планировалась высокоширотная орбита (96,8 градуса), которая позволила бы наблюдать всю территорию России. Однако Совет РАН по космосу рекомендовал скорректировать параметры: классическая орбита технологически отработана, а значит — безопаснее. Такое решение также облегчает взаимодействие с МКС на переходном этапе.

Станция без постоянного экипажа: в дело вступают андроиды

Ещё одно важнейшее отличие РОС от МКС — режим работы. Новая станция будет не пилотируемой в классическом понимании.

— Она будет своего рода станцией посещения: прилетела экспедиция, выполнила свои задачи, оставила вместо себя робота – и он там трудится до прибытия следующей миссии, — поясняет Александр Белявский.

Это принципиально новая философия. Станция требует постоянного обслуживания: замена агрегатов, работа с системами жизнеобеспечения и термостатирования, проведение экспериментов в автоматическом режиме. Всё это сможет делать андроид. Более того, первый вице-премьер Денис Мантуров в докладе президенту России Владимиру Путину назвал РОС «первой в мире платформой-дроном, оснащённой роботами для своего обслуживания», подчеркнув, что это запатентованное решение Российской Федерации.

Роботизированная станция открывает уникальные перспективы. Во-первых, сокращаются расходы, связанные функционированием систем жизнеобеспечения и доставкой экипажей. Во-вторых, роботы могут работать непрерывно, не нуждаясь во сне, питании и возвращении на Землю. В-третьих, отпадает необходимость рисковать жизнью космонавтов при выполнении потенциально опасных операций.

— В 1992 году я смотрел фильм «Чужие» и помню, как меня поразил андроид в составе экипажа. Тогда я думал: фантастика, до такого ещё далеко, я не доживу. А сегодня мы уже защищаем диссертации на эту тему, — вспоминает доктор технических наук.

Одну из таких диссертаций защитила в аспирантуре МАИ в декабре 2025 года Анна Кикина — российский космонавт, единственная женщина в отряде Роскосмоса, совершившая полёт на орбиту. Тема её работы, которая была написана под научным руководством Александра Белявского, — «Разработка расчётно-экспериментального метода повышения точности позиционирования исполнительных органов антропоморфных робототехнических систем для перспективных пилотируемых космических программ». Если говорить проще: Анна Кикина исследовала, как сделать так, чтобы человекоподобный робот в космосе выполнял команды максимально точно.

Исследование базируется на разработках АО «НПО «Андроидная техника» — компании, которая создала роботов «Фёдора» и «Марфу». Исследование базируется на разработках АО «НПО «Андроидная техника» — компании, которая создала роботов «Фёдора» и «Марфу». Суть метода, предложенного Кикиной, — введение искусственных параметров (в частности, поправочных коэффициентов, задаваемых оператором на этапе подготовки на Земле), которые позволят компенсировать неточности управления, возникающие из-за задержек связи и особенностей работы в невесомости. 

Результаты экспериментальных исследований, в которых участвовали действующие космонавты, впечатляют: робот способен выполнять задачу поворота ручки управления с точностью не менее 90%, а позиционирования в заданной точке — с точностью не менее 81%. Это значит, что андроид может уверенно выполнять реальные операции по обслуживанию станции, не повреждая оборудование и не требуя постоянной корректировки со стороны человека.

Как будет работать андроид на станции

Новый робот — уже третий по счёту (после «Фёдора» и «Марфы») — будет устроен иначе, чем его предшественники. От ног, например, решили отказаться совсем.

— В условиях космоса ноги только мешают. Новый робот состоит из торса, рук и головы. Причём «мозги» у него находятся не в голове: голова нужна лишь для того, чтобы антропоморфно разместить видеокамеры и датчики — так за роботом и его движениями удобнее следить, — рассказывает Александр Белявский.

Для перемещения по внешней поверхности станции андроид будет крепиться к шагающему роботу-манипулятору. 

— Есть роботы, которые крепятся к внешней оболочке станции и шагают по ней, поочерёдно переставляя точки опоры. Движутся они как землемер, который то выгибается буквой «Л», то выпрямляется, — подчёркивает профессор.

Уже предусмотрено три режима управления андроидом:

1. копирующий — на человека надевается специальная система (например, перчатка), и робот повторяет его движения в реальном времени; это позволяет выполнять тонкие операции, требующие человеческого интеллекта и адаптации к ситуации;

2. автоматический — роботу ставят задачу (например, «замени панель»), и он выполняет её самостоятельно, ориентируясь на заложенные алгоритмы и данные с сенсоров;

3. супервизорный — оператор отслеживает действия робота и корректирует их при необходимости; если оператор находится на станции, он может наблюдать за роботом через иллюминатор или экраны, управляя практически без задержек; если оператор на Земле — он получает телеметрию и видео по радиоканалу, что вносит небольшую задержку, но позволяет управлять роботом удалённо — этот режим считается оптимальным балансом между автономностью и контролем.

Будет ли там искусственный интеллект?

Вопрос о том, сможет ли робот обучаться самостоятельно и принимать решения без участия человека, пока остаётся открытым. Дело не в сложности алгоритмов, а в ресурсах.

— Для полноценного искусственного интеллекта нужны серьёзные вычислительные мощности. Каналы связи ограничены, поэтому либо мы укладываемся в существующие ресурсы, либо размещаем мощные серверы прямо на станции. Это комплексная задача, которая требует отдельного исследования, — объясняет Александр Белявский.

Тем не менее, направление очевидно. Это поле работы для целого ряда кандидатских и докторских диссертаций. Уже сейчас в исследовании Анны Кикиной описаны алгоритмы, позволяющие роботу более точно выполнять задачи без постоянного контроля человека, которые можно назвать предвестниками искусственного интеллекта в космосе.

В перспективе андроид на РОС станет не просто инструментом в руках космонавта, а полноценным ассистентом, способным взять на себя значительную часть рутинных операций. А когда технология будет обкатана на околоземной орбите, её могут использовать и при освоении Луны — как отметил Денис Мантуров, «апробация технологии позволит применить для нашей лунной программы такой формат».

Частные станции и космический туризм: параллельная ветвь

Опыт, накопленный на МКС и отработанный на роботизированных системах, естественным образом перетекает в коммерческий сектор. Частные космические станции — не конкуренты государственным программам, а их закономерное продолжение.

— Мы отрабатываем космические технологии, стремимся сделать корабли дешевле, просторнее, надёжнее — это общая для всех задача. А применять технику можно для любых целей, хоть для туризма, хоть для науки, — резюмирует Белявский.

Сегодня уже несколько частных компаний разрабатывают свои орбитальные станции: Axiom Space, Vast, Blue Origin, Starlab и другие. NASA инвестировало более 400 млн долларов, чтобы стимулировать развитие коммерческих станций на низкой орбите. И космический туризм — лишь одна из возможных моделей использования. Но более важно то, что коммерциализация, снижая стоимость вывода грузов и полётов, создаёт экономическую основу для дальнейшего развития космических технологий.