Как авария на АЭС Фукусима влияет на развитие робототехники
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.
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.
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.
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.
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.
