Восстание машин отменяется! Мифы о роботизации - Дэвид Минделл

Но в сценарии не предусматривалось, что астронавтам потребуется надевать космические скафандры и напрямую манипулировать с аппаратурой телескопа. Идея заключалась в том, что рука-манипулятор будет заменять модули телескопа, вытаскивая из него части, подлежащие замене, помещая их в отсек полезной нагрузки и вставляя взамен новые. Все компоненты должны быть заранее известны и размещаться на жесткой монтировке, так что задача казалась посильной даже для робототехники 1970-х годов – по образцу автоматической сборки на конвейере.

Люди должны были управлять процессом, находясь внутри гермокабины «челнока», и лишь отдавать руке-манипулятору команды на выполнение заранее запрограммированных задач. «Все, что требовалось от астронавта, это сидеть в отсеке и жать на кнопки, – вспоминает Фрэнк Сеполлина, отец-основатель практики обслуживания спутников на орбите в NASA, – а манипулятор заменял бы модули-инструменты». Для отработки этих операций было построено большое сооружение-тренажер, где модули телескопа с датчиками и целевой аппаратурой можно было извлекать и заменять при помощи средств роботизации. Такое понимание задачи подстегнуло создание механической руки-манипулятора для шаттла, которая была сделана в Канаде и сравнительно поздно стала разрабатываться как часть системы спейс-шаттла.

Многое из этого исходного варианта и в самом деле вошло в реальные сценарии ремонтных работ на «Хаббле»: например, жесткое крепление телескопа и управление рукой-манипулятором изнутри кабины «челнока». Но решающую роль все же сыграли астронавты в скафандрах, работавшие в пределах отсека полезной нагрузки, зачастую – в закрепленном положении на конце манипулятора, а иной раз практически полностью забираясь внутрь ремонтируемого инструмента.

«Хаббл» стал первым спутником NASA, построенным с учетом возможности ручного ремонта. Он был выведен на орбиту в 1990 году, и вскоре представился случай такой ремонт выполнить. Из-за ряда ошибок в расчетах и промашек, допущенных конструкторами, оказалось, что некоторые небольшие отклонения от правильной формы были допущены одновременно и в главном зеркале телескопа, и в том оборудовании, при помощи которого проверялась правильность формы.

Когда оказалось, что качество получаемых с «Хаббла» изображений не соответствует ожиданиям, сложилось впечатление, что дорогущий телескоп на орбите, затраты времени и средств на который были больше обещанных, – сущий хлам. «Название "Хаббл" звучало для всех, как "Гинденбург"[15], – вспоминал астронавт Джефф Хоффман. – Для NASA это была катастрофа».

На обложке выпуска от 9 июля 1990 года журнала Newsweek красовался заголовок: «Звезды нам не светят: NASA просчиталось на 1,5 млрд долларов». И это лишь один из примеров обрушившихся на управление злых шуток и обвинений.

Так, невероятная серия операций по ремонту «Хаббла» началась с необходимости заменить неисправную оптику телескопа. NASA сумело собрать команду ремонтников, которым предстояло выполнять свою работу в космосе. Ведущими специалистами были Джефф Хоффман и Стори Масгрейв. Хоффман, получивший в Гарварде ученую степень доктора в области астрофизики, до этого трижды летал в космос. Масгрейв имел подготовку и опыт в различных областях: он был авиамехаником и пилотом авиации корпуса Морской пехоты США, а также врачом. Его опыт в хирургии давал надежду на то, что он справится со сложными манипуляциями, необходимыми для решения задачи. Двоим астронавтам предстояло поступить с «Хабблом» как с живым пациентом: вскрыть его оболочку, заменить определенные части, устранить проблемы, провести необходимые усовершенствования, а затем подлатать и отпустить на все четыре стороны.

Перед стартом администратор NASA Дэниел Голдин вызвал команду корабля в свой офис и заявил им, что будущее агентства зависит от того, насколько хорошо они выполнят свою работу. Проект перспективной космической станции только обсуждался в конгрессе, и его судьба еще не решилась. NASA было необходимо доказать, что оно способно компенсировать допущенные при создании «Хаббла» ошибки, а его люди могут выполнять сложную, рискованную работу на орбите. Для сборки станции требовалось очень много ручного труда, но, если бы NASA не удалось восстановить свою репутацию с «Хабблом», конгресс не доверил бы управлению новый, гораздо более масштабный проект. Чисто техническая на первый взгляд задача починки инструмента, предназначенного для того, чтобы вглядываться в глубины космоса, имела далекоидущие политические последствия на Земле.

Для того чтобы привыкнуть работать в невесомости, команда долгими часами тренировалась в специальной гидролаборатории NASA. Отрабатываемые действия были столь сложны, что их список не помещался у Масгрейва и Хоффмана на справочных табличках, прикрепляемых к запястьям. Их коллегам, остающимся внутри «челнока», приходилось зачитывать им инструкции по радио. Хоффман и Масгрейв улучшили и заново написали сценарий ремонта, предоставленный производителем, попутно отрабатывая «хореографию» своих перемещений и действий в особых ситуациях, о возможности которых никто не сообщал им заблаговременно.

Пуск шаттла «Индевор» в декабре 1993 года положил начало одному из самых дерзких предприятий за все время действия программы «космического челнока». Планом полета было предусмотрено пять сеансов внекорабельной деятельности, и еще два могли быть выполнены в случае необходимости. Через сутки после запуска «Индевор» сблизился на орбите с «Хабблом». За это время команда успела проверить работу всего оборудования. Вскоре астронавты заметили несчастный телескоп, и тут же стало ясно, что у него есть еще одна проблема: действующие панели солнечных батарей оказались повреждены. На следующий день, чтобы подготовить аппарат к ремонту, из наземного центра управления в Мэриленде «Хабблу» были посланы команды перейти в защитный режим и сложить антенны.

Под контролем компьютера шаттл на двигателях малой тяги все ближе и ближе подбирался к телескопу. В конце концов командир Ричард Кови взял управление на себя и подвел корабль к «Хабблу», заставив его зависнуть на расстоянии около 10 м от телескопа, который казался совершенно неподвижным. Хоффман вспоминал: «Это была какая-то чертовщина… Представьте себе: вы видите, как этот огромный телескоп неподвижно парит над отсеком полезной нагрузки, и в то же время и вы, и он мчитесь со скоростью 29 000 км/час».

Швейцарский астронавт Клод Николлье при помощи руки-манипулятора корабля «Индевор» захватил телескоп и поместил его на безопасное причальное устройство в отсеке полезной нагрузки. «Мы обменялись рукопожатиями с телескопом мистера Хаббла», – прокомментировал Кови по радио. После этого пойманный телескоп был зафиксирован в отсеке замками. Команда стала изучать свое поле деятельности с помощью камеры, передававшей изображение с конца руки-манипулятора.

На третий день полета Масгрейв и Хоффман стали надевать скафандры для своего первого выхода в космос. Их инструменты свисали с контейнеров, закрепленных на груди, а также с длинного приспособления со множеством крючков, которое они называли «кукан».

Оказавшись в пустоте за бортом космического корабля, увешанные торчащими во все стороны инструментами и механическими конечностями, астронавты начали обустраивать свое рабочее место в грузовом отсеке шаттла. Они делали это по образцу того, как слесарь обустраивает верстак: рядом с местами, подлежавшими ремонту, помещали инструменты – какие-то из них были действительно необходимы, а другие имелись на всякий случай. «У нас были молотки, ножовки, монтировки, – вспоминает Масгрейв. – К счастью, ни один из этих грубых инструментов не потребовался, но мы были готовы применить и их».

Затем Хоффман укрепил ножной якорь на конце руки-манипулятора шаттла и пристегнул свои ноги к нему. Николлье, управляя манипулятором изнутри «челнока», отправил длинную механическую руку и своего коллегу Хоффмана вместе с ней в «путешествие» вокруг телескопа, чтобы получить возможность поближе рассмотреть его. Поначалу Хоффман отдавал Николлье команды, как именно его перемещать на манипуляторе, но по мере того, как набирался опыт, Николлье научился предвидеть действия Хоффмана и в нужный момент передвигал его, куда требовалось, – так между ними установилась бессловесная связь.

В какой-то момент случилось то, что потом назвали «великая охота на винтик»: небольшой винт выскользнул из сумки с инструментами и стал улетать прочь из отсека полезной нагрузки – а он мог представлять собой опасность и для «Хаббла», и для тонких механизмов самого шаттла. Николлье повез Хоффмана далеко за пределы отсека, чтобы тот мог поймать винт, но манипулятор двигался слишком медленно, и догнать винтик не получалось. Пилот корабля Кэн Бауэрсокс, который также был и дублером-оператором руки-манипулятора, воспользовался компьютером и изменил кое-какие параметры настройки. У него получилось ускорить перемещения руки, и так Хоффман поймал винтик.