Скелеты будущего

Солдаты объединенной армии Земли из фантастического боевика "Грань будущего", облаченные в устрашающие боевые экзоскелеты, вскоре могут сойти с киноэкрана в обычную жизнь. Точнее — в реальные войны.
Робокостюм, скафандр и арсенал

Герой этого блокбастера, американский майор Кейдж в исполнении Тома Круза, сражается против монстров инопланетной расы в эффектном роботизированном каркасе, как будто срисованном с популярных аниме и фантастических комиксов. Однако, как обещают военные, в течение ближайших пяти – десяти лет в распоряжении вооруженных сил США, стран Европы, Японии и Китая может появиться целая линейка таких военных экзоскелетов – футуристических устройств, которые сделают солдат неутомимыми и неуязвимыми.

Возможности робокостюмов, если верить их разработчикам, в перспективе почти безграничны. Для начала, как предполагается, солдаты недалекого будущего в экзоскелетах смогут поднимать тяжести до 450 кг и переносить груз (в том числе тяжелое вооружение) весом до центнера в течение нескольких часов во время двадцатикилометрового марша со средней скоростью более 7 км/ч и с возможностью кратковременных ускорений в 4 раза. А еще — перепрыгивать через препятствия высотой и длиной в несколько метров, выдерживать атаки химического и биологического оружия, радиацию, иное жесткое излучение и высокие температуры.

Каждый чудо-каркас будет оборудован встроенным компьютером, дисплеем и защитным шлемом с возможностью обзора на 360 градусов, а специальная система креплений позволит устанавливать на экзоскелет броню, которая защитит человека от осколков бомб и снарядов, пуль и ударов лазера. При желании на эту конструкцию можно будет навесить любые другие агрегаты и приспособления, вплоть до ракет и станковых пулеметов…

В перспективе же военный экзоскелет призван стать симбиозом защитного робокостюма, скафандра астронавта и ходячего арсенала. Помимо прочих боевых задач, эти "костюмы" смогут использоваться для боевых действий в условиях города; там, где требуется большое количество боеприпасов, мощная поражающая сила и "серьезная" бронезащита; в разведывательных и диверсионных операциях по тылам противника — и вообще везде, где обычному солдату не выжить. Система датчиков при этом будет отслеживать состояние здоровья бойца, а также оказывать ему первую помощь при ранениях и травмах.

Но и этого мало. Военные конструкторы уже создают экзоскелеты для боевых действий не только на суше, но и в воде. А особые надежды разработчики возлагают на экзоскелет с двумя реактивными микротурбинами и набором крыльев, управляя которым солдаты смогут летать со скоростью более 100 км/ч, планировать в воздухе и зависать на высоте несколько тысяч метров.

От Железного человека до "меха" из "Аватара"

Как все это будет выглядеть в натуре, можно увидеть не только в "Грани будущего", но и многих других фантастических боевиках — "Аватаре", "Звездном десанте", "Районе N 9" и т.д. Хотя полковник Куоритч из "Аватара", строго говоря, управляет не экзоскелетом, а "мехом" – "шагающим танком", боевой машиной, которая пилотируется из кабины, расположенной в торсе или голове огромного механизма. А отважная Эллен Рипли в финале "Чужих" сражается с королевой монстров, находясь внутри шагающего погрузчика (чем не праэкзоскелет?)

Еще в 1959 г. американский фантаст Роберт Хайнлайн опубликовал роман "Звездный десант", впоследствии экранизированный Полом Верховеном, где впервые был описан бронированный скафандр, одевшись в который "звездные рейнджеры" могли бегать, прыгать и летать посредством ракетных двигателей. А наиболее знаменитыми кинопрародителями солдата в экзоскелете стали Железный человек и неутомимый Халк из комиксов Marvel.

Складывается впечатление, что придумали и начали использовать экзоскелеты на Западе, и именно армии вероятных противников России вскоре перевооружатся в новую экзоэкипировку. Но так ли это?

"Первые боевые экзоскелеты начали применять еще на полях сражений Второй мировой войны, — рассказал "Росбалту" полковник Анатолий Цыганок, руководитель Центра военного прогнозирования Института политического и военного анализа, член-корреспондент Академии военных наук. – Во многих промышленно развитых странах такие разработки ведутся не один десяток лет, и уже продемонстрированы действующие образцы. Не является исключением и Россия. Еще 15 лет назад "гражданские" экзоскелеты активно использовали в структурах МЧС для перевозки грузов, разбора завалов и т.д. В МЧС даже придумали специальное устройство "электронный нос", которое на развалинах после катастроф может "учуять", жив ли погребенный под обломками человек, лучше поисковой собаки. До 1991 г. и СССР, и США находились в этой сфере примерно на одном уровне. После развала Советского Союза российское производство экзоскелетов было прекращено, зато американцы смогли использовать свои разработки очень грамотно. Но с 2011 г. в российских вооруженных силах появилось абсолютно новое поколение экзоскелетов. Мы начали догонять Америку, Японию, Францию — и очень быстро. Еще через 5-8 лет этого разрыва уже не будет…"

Однако пока отставание есть. Экзоскелет (от греческого έξω — внешний и σκελετος — скелет) — устройство, предназначенное для расширения физических возможностей человека за счет внешнего каркаса. Еще в начале 1960-х Пентагон оценил по достоинству все преимущества суперсолдат в роботизированной оболочке. На первых порах их планировали использовать на складах боеприпасов и на авианосцах при загрузке бомб и ракет.

За два года появления комиксов о Железном человеке, в 1961-м, американские военные приступили к разработке механической униформы для "человека-танка". Классический принцип, который тогда взяли на вооружение разработчики, воспроизводится и сегодня: экзоскелет отслеживает движения пользователя и, многократно усиливая, повторяет их с помощью встроенных сервоприводов. Чувствительные сенсоры суперкостюма регистрируют мышечные сокращения и передают сигналы на электродвигатели, которые, в свою очередь, увеличивают силу в конечностях человека, а компьютеры и датчики обеспечивают всей конструкции баланс и ориентировку. При этом, хотя моторы реагируют на поступающие сигналы достаточно быстро, человек в экзоскелете все же ощущает заметную задержку движений.

В конце 2000-х в Японии создали экзоскелет, который приводится в движение электрическими сигналами, поступающими через сенсоры, закрепленные на коже, а не в результате сокращений мускулов. А в будущем, как обещают те же японцы, экзоскелеты будут управляться и при помощи мысли.

Главное – чтобы не села батарейка

Пока же разработки такого плана вызывает массу вопросов. Какие ключевые проблемы еще не решили создатели военных экзоскелетов? Когда они поступят в серийное производство? Поменяется ли после этого сценарий войн?

"Ни в одной стране мира реальный боевой экзоскелет еще не создали. И это не случайно, — рассказала "Росбалту" Елена Письменная, кандидат технических наук, старший научный сотрудник НИИ Механики МГУ, научный руководитель в области робототехники российского проекта "ЭкзоАтлет" по созданию экзоскелета. – Где-то есть в наличии действующие экзоскелеты для погрузочно-разгрузочных работ, но и только. Все остальное – в лучшем случае единичные экспериментальные экземпляры. А серийное производство экзоскелетов для военных целей – это пока на уровне фантастики. Почему так происходит? Потому что очень высокие требования у военных. Им нужно, чтобы солдату в экзоскелете было не хуже, а лучше. Но мы, к сожалению, пока не обладаем настолько совершенными приводными системами".

"Человек может выразить свои желания совершенно по-разному. Мы своей аппаратурой все эти телодвижения регистрируем и понимаем, например, что обследуемый хочет прыгнуть. Но обеспечить прыжок ему может только приводная система. А она не в состоянии за короткое время, выдать энергию, достаточную для решения задачи. Ученым пока не удается срастить" живой организм с неживой конструкцией в одно целое. Это научно-техническая задача завтрашнего, или даже послезавтрашнего дня. И самый "мешающий" элемент тут – сам человек", — отметила Елена Письменная.

Еще одна проблема — источник энергии. Каким он должен быть? В виде аккумулятора, двигателя внутреннего сгорания, солнечной батареи, передачи энергии на расстояние? Срок действия любого, даже самого навороченного, экзоскелета жестко ограничивается пределом службы его батарей. Без портативного и одновременно мощного источника питания человек в нем будет вечно искать розетку, к которой можно подключиться.

Большинство экспериментальных экзоскелетов, которые создали военные, страдают именно этим недостатком: они соединены со стационарным источником энергии пуповиной толстенного электрического кабеля. Обрубишь кабель – и привет. Ряд опытных образцов экзоскелетов способен работать на литий-полимерных батареях и литий-ионных аккумуляторах весом в несколько кг и со сроком действия от нескольких часов до одних суток. Планируется оснастить экзоскелеты и другими источниками питания: к примеру, на реактивном или водородном топливе, однако увеличение мощности становится чревато проблемами уже для человеческого организма.

"Емкость имеет рубеж, после которого батарея превращается в бомбу", — предупреждают особо предусмотрительные разработчики. Каково это – таскать на себе ядерный реактор?

"Надежного, мощного и одновременно безопасного для человека универсального переносного источника питания тоже еще нет, — констатировала Елена Письменная. А без него экзоскелет – просто панцирь из металла. Человек-то создан по-другому! Он за тарелку супа будет целый день бегать… А у экзоскелета мотивации нет, ему нужна энергия и достаточно мощные двигатели очень небольшого размера и веса, которые наука еще не создала. Конечно, можно навесить на каждую руку и ногу солдата по 5-килограммовому мотору, но много ли он так навоюет? А шум от него какой будет во время движения? И потом, если двигатель не совершенен, то не дай бог, что-то загорится в нем или протечет. Что в таком случае делать человеку? Бросать экзоскелет и воевать налегке? Отдавать его в ремонт?"

Отдельный вопрос — не будет ли массовое производство экзоскелетов слишком затратным? Сегодня коммерческие версии этих устройств стоят на рынке от $70 тыс. до $150 тыс. Один удачный выстрел или подрыв мины противника – и дорогущая суперсистема, в которую столько вложили, будет уничтожена.

"Это, конечно, накладно. Вот почему американцы, например, не торопятся со своим многоцелевым самолетом 5-го поколения Raptor: он оказался чрезмерно нагружен технологиями и дорог — $411,7 млн. И в результате, хотя первоначально планировалось сделать 384 таких самолета, выпустили всего 187. Однако в будущем экзоскелеты могут существенно подешеветь, если их начнут делать из менее затратных материалов…", — прогнозирует Анатолий Цыганок

"Безусловно, не стоит надеяться на одни лишь экзоскелеты, — считает эксперт. – В первую очередь, надо готовить не только "железо", а офицеров и солдат, которые смогут грамотно управлять новейшими системами. А когда они все-таки поступят на вооружение? Измениться ли сам сценарий войн? Наверняка – да. Первая мировая война представляла собой сплошные фронты, почти неподвижные от моря и до моря. Во время Второй мировой появились танки – и фронты пришли в движение. Сегодня, судя по оперативной обстановке на Украине, в Сирии и других горячих точках мира, на фронтах уже не наблюдается общей конфигурации инженерных сооружений. Очевидно, что в войнах будущего противники будут действовать в большей степени разведывательно-диверсионными группами и боевыми отрядами при поддержке артиллерии и авиации. В таких условиях экзоскелеты окажутся незаменимы. До сих пор энергии их батарей не хватало, компьютеры были слишком медленными, а искусственные мускулы очень слабыми и не могли в полной мере имитировать движения человека. Но уже через 10-15 ситуация может в корне измениться".

В 2013 г. в рамках Дня инноваций Министерства обороны РФ в Москве одно из подразделений проекта "ЭкзоАтлет" представило первый действующий образец суперкостюма, адаптированный для штурмовых отрядов и предназначенный для снятия нагрузки с бойцов при переноске штурмового щита. Большая часть веса щита — 35 кг — ложилась на конструкцию экзоскелета, которая была снабжена устройством для фиксации и быстрого снятия щита, что очень важно во время боевых действий. У спецназовца при этом освобождались руки для ведения боя или, скажем, разминирования территории.

Конечно, это еще не летающий костюм Железного человека, но, во всяком случае, хотя бы что-то конкретное. Российские роботизированные системы для нужд вооруженных сил совершенствуются. Кто знает — возможно, подобно тому как мобильники-"кирпичи" девяностых за двадцать лет преобразовались в нынешние смартфоны, экзоскелеты скоро тоже станут легкими и удобными.

Источник: Владимир Воскресенский, rosbalt
29 4.2 1 1 1 1 1 (29)
Добавить комментарий


Защитный код

Статьи