Как SoftServe помогает NASA создавать технологии, которые могут ускорить космические программы

Грант в размере $1,3 млн выиграл консорциум из четырех компаний, возглавляемый Astroport Space Technologies. Вся работа ведется в рамках проекта NASA - STTR 2023 Phase II .

Сколько времени занимает разработка лунного робота? Какие форс-мажоры могут провалить космическую миссию? Сколько стоит доставка грузов на Луну? Какие проблемы позволяют решить космические исследования? Ответы на эти вопросы редакция Delo.ua искала вместе с руководителем отдела робототехники SoftServe Любомиром Демкивым.

• Зачем землянам покорять неизвестные планеты
• Что такое новая космическая экономика и как ее окупить
• Почему украинцы решили заняться космическими проектами
• Как SoftServe получил заказ от NASA
• Сколько времени продлится проект NASA
• На каком этапе находится реализация проекта NASA
• Какие форс-мажоры нужно учесть при создании робота
• Перспективы развития новой космической экономики

Зачем землянам покорять неизвестные планеты

Кажется, что космос – очень далекая и непонятная тема для рядовых землян. Типа где Земля, а где другие планеты. Но на самом деле наши ученые и технологические предприниматели во всем мире активно изучают и покоряют космос. К примеру, по прогнозам NASA, уже в 2030-2040 годах будет построено первое в истории человечества поселение на Луне. Сначала люди смогут находиться на космодроме по несколько дней, а дальше – научатся там жить постоянно, как это сейчас происходит на МКС .

Пригодна ли Луна для проживания людей? Ответ – да. Дело в том, что спутник Земли покрыт реголитом. Это лунная почва. И он очень богат кислородом и металлами. А у южного полюса спутника Земли есть запасы льда. Все эти полезные вещества можно применить для строительства поселения на Луне и использовать для проживания там людей.

"Впервые люди высадились на Луну еще полвека назад. Тогда это было безумно дорого. Но со временем такие проекты становятся доступнее. Например, почему сейчас активно развивается робототехника? Потому что упала цена разработки промышленных роботов. Как результат, такие миссии становятся все более реальными", - говорит глава отдела робототехники компании SoftServe Любомир Демкив.

Что любопытно, космос активно покоряют не только государственные, но и частные компании. В частности, недавно первую миссию на Луну осуществила частная компания из США – Intuitive Machines. Частный модуль "Одиссей" смог совершить посадку и отправить фотографии. Поэтому этот проект можно считать успешным, хотя там и были ошибки.

"Когда появляется конкуренция, падает цена на услуги. Это означает, что доставка грузов в космос становится доступнее", - продолжает Демкив.

Стоит отметить, какое топливо смогут использовать ракеты - пока неизвестно. Скорее всего, это может быть liquid hydrogen (LH2) или liquid oxygen (LOX). В настоящее время космические компании пытаются проводить соответствующие исследования. К примеру, Blue Origin подстраивает двигатели на своих кораблях под возможности Луны.

"То есть Луна может стать своего рода заправочной станцией. И это существенно удешевит полеты землян в космос", - объясняет Демкив.

Для понимания: сейчас транспортировать килограмм любого материала с Земли на Луну стоит 1-1,5 млн. долларов. В будущем для проектов, исследующих далекий космос, Луна сможет пригодиться как заправочная станция.

Что такое новая космическая экономика и как ее окупить

Космические исследования – отдельная большая тема. Ранее подобные проекты реализовывали только государственные компании. Поэтому в рамках космических программ сначала участники сертифицировали каждый отдельный компонент, а в конце требовалась дополнительная сертификация всего продукта. Такой подход усложнял процессы, поскольку стоимость проекта возрастала, время его реализации – тоже. Теперь пришло время для новой космической экономики.

Развитие технологий позволяет более активно исследовать космос, даже не покидая Землю. Это помогает делать увлекательные находки. К примеру, есть такой астероид 16 Психея. Он содержит много редких на Земле металлов, поэтому его оценочная и приблизительная стоимость составляет около 10 квинтиллионов долларов.

Также интересными для землян могут стать миссии на Нептун и Уран, поскольку на этих планетах идут алмазные дожди . Так что если человечество сможет использовать новые технологии, чтобы "зачерпнуть" немножко алмазов, которые на нашей планете стоят очень дорого, эти материалы также позволят окупить расходы на полеты к этим планетам.

Здесь главное - не переусердствовать, говорит Демкив, и для предосторожности есть две серьезные причины:

Во-первых, важно не навредить экосистеме планет.

Во-вторых, на Землю следует везти ограниченное количество редких материалов, потому что если будет много, скажем, алмазов или платины, это обрушит их стоимость.

Почему украинцы решили заняться космическими проектами

Компания SoftServe занимается разработками в направлении робототехники более шести лет. Поэтому участие в космических проектах стало естественным продолжением для применения этой экспертизы, говорит Демкив, ведь сегодня освоение Луны невозможно без роботов. Там они могут активно помогать людям изучить местность, строить поселения, добывать ресурсы.

Над задачами нового космического проекта в SoftServe будут работать пять специалистов. Это ядро команды. В общей сложности отдел робототехники компании насчитывает 35 специалистов, все они при необходимости могут быть привлечены к решению задач в рамках программы NASA.

Кстати, команда, работающая над космическими проектами, проживает в трех странах – Украине, Германии, Польше.

При реализации проекта команда будет использовать симуляции . Они помогают рассчитать и визуализировать, как в тех или иных условиях может работать робот. Такие программы помогают понять, как на другой планете будет взаимодействовать колесо с почвой или работать рука робота. Эти расчеты важно тщательно провести, потому что ошибки могут дорого стоить. Особенно если речь идет о космических проектах.

Как SoftServe получил заказ от NASA

Следует отметить, что SoftServe не занимается разработкой продуктов. Бизнес-модель компании заключается в поиске клиентов, нуждающихся в соответствующей технологической экспертизе.

"Соответственно, когда мы искали новые возможности для привлечения средств, узнали о проекте NASA. Они периодически публикуют объявления на своем сайте. Поэтому наша команда совместно с партнерами подала заявку, наш проект победил и мы начали сотрудничать", - рассказывает Демкив.

Партнерами SoftServe в проекте NASA стала американская компания Astroport Space Technologies. Их команда имеет многолетнюю экспертизу по реализации различных космических проектов. При этом их фокус сосредоточен на развитии технологий для исследования Луны.

Сколько времени продлится проект NASA

STTR 2023 Phase II рассчитан на 3 года. Идея в том, чтобы исследовать с научной и технологической точки зрения, как будут работать роботизированные системы на Луне, которые будут вовлечены в строительство взлетно-посадочной полосы. Зачем он нужен?

Дело в том, что когда на поверхность Луны садится космический корабль, из его двигателей выходят отработавшие газы. Когда эти газы сталкиваются с реголитом, поднимаются облака пыли.

Чтобы космический корабль совершил правильную посадку на Луну и не разбился, нужно произвести точные расчеты. К сожалению, из-за лунной пыли это сложная задача, поскольку эти облака "ослепляют" сенсоры ракеты.

"Поэтому нужно разработать флот роботов, которые смогут на Луне создавать строительный материал и складывать его в посадочную площадку", – отмечает Демкив.

Для реализации таких амбициозных задач также следует учесть, как будут енергоснабжаться работы на Луне. Как правило, механические ассистенты работают на аккумуляторах. Но использование такой энергии должно быть очень экономичным, поскольку это позволит продлить продолжительность лунной миссии.

Все эти исследования будут влиять на размер и дизайн роботов, которые будут работать на Луне. В частности, речь идет о внешнем виде колеса, который может быть изготовлен из разных материалов: резины, металла, цепей и т.п.

"Важно правильно подобрать дизайн и размер колес, ведь тогда робот сможет оптимальным образом двигаться на Луне", – обращает внимание Демкив.

На каком этапе находится реализация проекта NASA

Команда SoftServe занимается разработкой технологий для лунных роботов в рамках TRL 4 и 5. Для понимания: TRL 0 – это идея, TRL 9 – это уже полностью рабочий продукт.

Стоит отметить, что когда компания SoftServe работает над проектами, команда полностью покрывает весь цикл разработки программного обеспечения, занимается дизайном hardware, может изготовить прототип. Но специалисты не работают над массовым производством hardware, для таких задач, как правило, привлекают партнеров.

Работа команды над проектом построена следующим образом:

1. Создана таблица, где весь проект поделен на этапы. В этих рамках указаны задачи каждого специалиста и период, за который должны быть достигнуты те или иные результаты.

2. Проводятся регулярные звонки с внешними партнерами проекта. В ходе таких переговоров специалисты делятся результатами работы и договариваются о следующих шагах, а при необходимости интегрируются для решения общих задач.

Где SoftServe берет данные для работы над лунным проектом? В компании отмечают, что для симуляций можно брать информацию в открытом доступе. Но некоторые вещи сложно получить для разработок, например, реголит. Поэтому можно использовать материалы, близкие по составу веществ на Луне. Также часть данных разработчики получают от компании Astroport.

"Во время работы мы учитываем много факторов, которые могут влиять на работу роботов. В частности, это температурный режим на Луне, сила гравитации и т.д.", - говорит Демкив.

Какие форс-мажоры нужно учесть при создании робота

Работоспособность робота на Луне зависит не только от обычных внешних факторов, таких как температура, радиация, состав почвы. Есть еще множество форс-мажоров, которые могут создать серьезные проблемы для земной техники в космосе. И часто влиять на успешность проекта могут такие нюансы, которые сложно учесть на этапе расчетов.

Для понимания давайте приведем пару примеров по истории неудачных космических миссий:

• Недавно японский летательный аппарат с миссии SLIM сел на Луне вверх ногами. То есть, в челноке произошел какой-то сбой.
• Как-то марсоход Beagle 2 приземлился на Марс, и у него не открылась одна часть солнечной панели, где была спрятана антенна для передачи сигнала. В результате команда миссии не смогла установить связь с этим марсоходом.
  

"Понятно, что все поломки техники, появляющиеся во время реализации миссий, предсказать крайне трудно. Но существует специальная методология для тестирования космических проектов. Тогда можно посчитать, как лучше защитить оборудование от радиации, низких температур и др. Тогда удается решить часть проблем. Например, для сохранения работоспособности техники от холода, можно использовать батареи, утеплители и т.д.", - рассказывает Демкив.

Если же проблемы в работе возникли уже на Луне, ученые пытаются их ликвидировать посредством связи с Землей. Дело в том, что скорость передачи информации в космосе составляет около 100 килобит в секунду, поэтому разработчики могут подсказывать роботу, чтобы он мог решить проблемы.

В целом при создании робота для космических программ следует учитывать множество деталей, которые, на первый взгляд, считаются неважными. Например, нужно правильно подобрать сенсоры, потому что освещение на Луне другое, пока там нет  GNNS .

Теперь понятно, почему при подготовке космических миссий разработчики должны учитывать массу деталей. И все эти технологические нюансы нужно поместить в лунный робот с минимальным весом, поскольку доставка грузов в космос все еще стоит очень дорого. Что интересно, работы могут весить и 35 кг , и 220 кг . Поэтому в космических исследованиях всегда приходится идти на технологические компромиссы.

Перспективы развития новой космической экономики

Итак, какие возможности получают земляне от покорения космоса? Демкив считает, что перед человечеством могут открываться интересные перспективы:

1. Космический туризм. Уже есть частные компании, которые возят людей на околоземную орбиту, чтобы путешественники могли посмотреть, как выглядит Земля оттуда.

2. Добыча редких минералов, ископаемых в космосе. Это может решить проблему с дефицитом на Земле. Тогда удастся улучшить земную экономику в направлении, в частности, производства необходимых устройств, например, микрочипов.

3. Улучшение уровня жизни на Земле. Спутники помогают отслеживать пожары, вырубку лесов и другие стихийные бедствия. Кроме этого, благодаря спутникам, интернет-связь на планете более качественной и быстрой. И это не все возможности применения спутников.

4. Решение проблемы нехватки пищи. Дело в том, что на Земле существуют большие проблемы с посевными площадями, количество которых ежегодно уменьшается. Поэтому не исключено, что в будущем человечество сможет выращивать агрокультуры на других планетах. Тогда это будет огромным прорывом человечества с точки зрения развития цивилизации.

5. Научные исследования. Они могут оказать значительный толчок развитию технологий.

6. Вынос тяжелого производства в космос. Это далекая перспектива, но сможет существенно улучшить экологическую ситуацию на нашей планете.

Реальны ли все эти прогнозы? Покорение космоса – это давняя мечта человечества. Поэтому неудивительно, что уже сейчас не только предпринимаются попытки построить поселения на Луне, в будущем такие планы могут быть реализованы и на Марсе.

"Если вспомнить, что от Земли до Марса можно добраться за девять месяцев, в зависимости от траектории полета, такие планы более чем реальны", – говорит Любомир Демкив.

Возможно, следующий шаг человечества коснется Венеры, потому что, по оценкам ученых, планета в принципе подходит для строительства поселения для землян.