Авария на АЭС Фукусима, крупнейшая техногенная катастрофа 21 века, удивительным образом подхлестнула развитие робототехники во всем мире.
Без роботов не было бы никакого безопасного способа расчищать и исследовать обломки атомной электростанции. Но проблема заключается в том, что даже наиболее продвинутые роботы, отправляющиеся с радиационный ад, порой застревают в щебне или не выдерживают мощности излучения.
Человеку здесь не выжить
По самым оптимистичным прогнозам, очистка того, что осталось от Фукусимы, может занять 30-40 лет. В этот период на создание новой робототехники будут выделяться миллиарды долларов. Уже сегодня в арсенале ученых есть роботы, похожие на змей и скорпионов, совсем крошечные дроны и монстры весом в несколько сотен килограмм. В расчистке участвуют машины, разрабатываемые во всех уголках Земли.
«Не думаю, что они справятся без роботов. Мы никогда не сможем послать людей в реактор. Уровни радиации там неслыханны. Загрязнение огромно. Человеку туда не попасть», - говорит Таскин Падир, профессор лаборатории робототехники и интеллектуальных транспортных средств Северо-Восточного университета в Бостоне.
Опыт поколений
Роботы уже не впервые помогают людям справляться с последствиями ядерных инцидентов. В 1979 году робототехника помогала ликвидировать последствия аварии на на АЭС Три-Майл-Айленд в Пенсильвании, США. В 1986 году роботы помогали расчищать украинский Чернобыль.
Так, весь нижний уровень АЭС Три-Майл-Айленд, затопленный сотнями тысяч литров загрязненной воды, был расчищен при помощи робототехники. На ЧАЭС робототехника применялась не так интенсивно, но и она внесла свой вклад в дело. Вот, к примеру, робот STR-1, помогавший расчищать крышу атомной станции от радиоактивного мусора при уровне радиации в 10 тыс. рентген в час.
Робот STR-1
Интересно, что авария на ЧАЭС в свое время стала мощным толчком для развития робототехники в СССР. Примерно ту же картину мы видим сегодня вокруг аварии на Фукусиме.
Впрочем, было бы ошибкой считать, что сегодня под радиоактивные завалы отправляются шедевры инженерной мысли. Вы не увидите в обломках станции ни автономных гуманоидов, но четвероногих чудес, из Массачусетского технологического института. Роботы, работающие на Фукусиме, не так уж сильно отличаются от олдскульных машин 70-х и 80-х. Конечно, датчики, камеры и манипуляторы стали намного совершеннее. Тем не менее, инженеры не решаются посылать под завалы автономную технику, предпочитая по-старинке управлять ею дистанционно.
«Мы избегаем рискованных действий, - поясняет Таскин Падир. - Вместо того, чтобы полагаться на автономию, мы полагаемся на человеческий контроль. Мы используем только проверенные технологии. К примеру, у вас есть робот, управляющийся автономно, но в алгоритме избегания столкновений происходит сбой, и этот робот начинает врезаться в структуры реактора. Это приведет лишь к еще большим повреждениям».
Новые задачи и новые проблемы
Сегодня перед разработчиками робототехники стоит трудная задача. Им необходимо создавать роботов, которые были бы максимально крепкими и устойчивыми к радиации. Многие компании и организации, включая Toshiba, Endeavor Robotics, Hitachi-GE Nuclear Energy и Технологический институт Чибы в Японии объединили усилия для создания такой техники. Многие решения, разработанные ими, оказались весьма интересными.
В 2014 году Международный исследовательский институт ядерных объектов (IRID) сообщил, что плавающий и ползающий роботы, разработанные Hitachi GE Nuclear Energy, смогли выполнить важные замеры в ранее недоступных участках реактора Фукусимы.
Компания Endeavor Robotics, ныне поглощенная международной корпорацией iRobot, начала поставлять роботов на фукусиму всего через пару недель после аварии. В общей сложности компания предоставила Tepco, владельцам станции Фукусима, 20 роботов, включая известные на весь мир машины 510 PackBot и 710 Kobra.
PackBot от Endeavor Robotics уже давно используется военными и спасателями всего мира
Роботы Endeavor Robotics, в основном, используются внутри станции для открытия дверей, проведения замеров и обнаружения утечек. Kobra имеет пилу, прикрепленную к одному из манипуляторов. Это позволяет роботу прорезать себе дорогу сквозь обломки.
К сожалению, не все идет гладко. Многие роботы оказываются слишком крупными для использования внутри узких и загромождения помещений. А машины, предназначенные для очистки помещений от радиоактивного топлива, не справляются с задачей.
В прошлом месяце Tepco сообщила, что робот Scorpion, разработанный Toshiba и IRID, был потерян в реакторе. Машина застряла, а потом связь с ней прервалась. Ранее в начале марта Tepco рассказала, что еще один робот попросту застрял в металлической решетке во время очередной инспекции. Этот инцидент натолкнул ученых на мысль об установке на будущую робототехнику дополнительных лазерных систем навигации. Еще один робот был потерян, поскольку из-за высокой радиации у него отказала камера. А в 2015 году змееподобный робот от Hitachi-GE просто отключился при осмотре защитной оболочки реактора. Ученые так и не смогли понять, что случилось с дорогостоящей машиной.
Потерянный Scorpion от Toshiba и IRID
Главная проблема заключается в том, что все эти роботы выходят из строя в самые неподходящие моменты. Эти машины предназначены для проникновения в наиболее опасные места, куда не может проникнуть ни одна другая машина и, тем более, живой человек. Но проверить роботов заранее попросту невозможно. Единственный способ - снова и снова посылать их на убой, надеясь на успех.
Удивительно, но многие ученые преисполнены энтузиазма. Якопо Буонджорно, преподаватель ядерной физики в Массачусетском технологическом институте, утверждает, что все эти неудачи предоставили человечеству беспрецедентный опыт работы с робототехникой. Сегодня инженеры МИТ уверены, что рано или поздно у них получится создать машину, идеально подходящую для таких трудных задач. Работа кипит. Одни ученые предполагают использовать механические ноги вместо гусениц. Другие - раздумывают, как объединить в одном роботе способность ходить со способностью плавать. Третьи - усиливают радиационную защиту электронных компонентов.
Таскин Падир не исключает возможности модульной робототехники. По его словам, если робот имеет шесть манипуляторов, но один из них застревает в камнях, то машина должна уметь отбросить потерянную конечность и продолжить работу.
За последние пять лет человечество приобрело бесценные знания и опыт в построении робототехники. Вероятно, в будущем вся эта информация поможет реализовывать куда более масштабные и серьезные проекты, от роботизированных оборонных систем до машин, которые будут помогать людям колонизировать Марс и другие планеты Солнечной системы.
