Misiones robóticas y espaciales; ¿Por qué sigue siendo necesaria la presencia física de personas en naves espaciales?
La robótica ahora está bien desarrollada. Muchos lenguajes de programación le permiten trabajar en tiempo real. Además, una nueva era de misiones e investigación espaciales está en pleno apogeo.
Así que aquí está la pregunta: ¿Por qué sigue siendo necesaria la presencia física de personas en naves espaciales?
Respuestas
Entre ellos, Spirit y Opportunity pasaron el equivalente a 22 años realizando trabajo de campo de geología en Marte. En ese tiempo, lograron una producción científica comparable a la que podría hacer un solo estudiante de posgrado en geología en dos semanas.
Entre ellos, Luna 16, Luna 20, Luna 24 y Chang'e 5 devolvieron alrededor de 2,3 kg de material de cuatro sitios de muestreo. Neil Armstrong, en 20 minutos de trabajo, recolectó más de 20 kg de muestras de una variedad de sitios.
Tener un ser humano en el sitio acelera enormemente el proceso de toma de decisiones y permite hacer mucho más trabajo.
Una de las razones más importantes es que los robots no son buenos compañeros de entrevistas.
Una parte importante de las misiones espaciales es la divulgación y la inspiración de las personas. Otra parte importante es brindar a las personas una visión diferente de nuestro planeta. Los astronautas describen una y otra vez la asombrosa sensación de poder ver lo pequeño y frágil que es nuestro planeta, y la sensación de ver desaparecer fronteras y diferencias. Solo puede obtener relatos de primera mano como este de humanos, no de robots.
Otra parte importante es: porque podemos. Los seres humanos son naturalmente curiosos, aventureros y exploradores natos.
También está el componente político, para demostrar que podemos y "ellos" no pueden. (Inserte varios valores para "nosotros" y "ellos" a su gusto).
Especialmente para misiones más lejanas, donde la latencia comienza a convertirse en un problema, otro rasgo importante es que los humanos pueden improvisar, ser creativos, juzgar y tomar decisiones espontáneas en circunstancias imprevistas.
Por último, el cuerpo humano es una máquina todo terreno increíblemente diseñada. Hay muchos robots que pueden hacer una cosa especializada o una pequeña cantidad de cosas especializadas muy limitadas mejor que un humano. Pero no hay ningún robot que pueda hacer todo lo que un ser humano puede hacer, aunque sea remotamente tan bueno.
¿Por qué sigue siendo necesaria la presencia física de personas en naves espaciales?
Porque la robótica y la IA no están tan desarrolladas como para reemplazar totalmente a los humanos (que son muy versátiles ).
Dicho esto, hay muchas sondas espaciales robóticas y módulos de aterrizaje, pero no demasiada gente en el espacio.
Necesidad
¿Por qué es algo "necesario"? ¿Quién puede definir eso? El imperativo biológico, por así decirlo, es sobrevivir, reproducirse y explotar todos los nichos. Mire por todo el planeta y verá que los sistemas vivos han hecho exactamente eso, en un grado mucho más allá de la ingeniería humana. Si el espacio es un nuevo nicho para los humanos, especialmente para otros planetas, entonces ¿por qué los humanos no deberían poblar y explotar ese entorno? Desde este punto de vista, se podría decir que es tan necesario como los extremófilos que viven en respiraderos térmicos submarinos o dentro de rocas a cientos de metros por debajo de la superficie, a una tasa metabólica tan baja que pueden tardar miles de años en reproducirse solo unas pocas veces. Nadie ha escrito una lista de TODO que exige que la vida llene estos nichos y, sin embargo, aquí estamos ...
Redundancia
Damos por sentado que el planeta Tierra estará disponible como nuestro hogar mientras queramos pensar en la perspectiva. Sin embargo, la forma en que vivimos en este momento deja en claro que se trata de una presunción irracionalmente optimista. Hacer que el espacio sea habitable parece una forma bastante inteligente de cubrir cualquier apuesta sobre nuestro futuro como especie.
Además, si resulta que no estamos solos en la galaxia y una raza alienígena hostil visita nuestro planeta, lo más probable es que no seamos capaces de defendernos. En ese momento, nuestra única esperanza será que muchos de nosotros escapemos a las estrellas para reconstruir en otro lugar o buscar ayuda.
AI
Supongamos que desarrollamos una IA superinteligente que decide por sí misma expandirse más allá de la Tierra y hacia las estrellas. Seguramente un ser así construirá robots y hará las cosas de manera inteligente, ¿verdad? Quizás. Pero, ¿por qué no existe ya un ser así, cuando tenemos petaflops de potencia informática a nuestra disposición? Una razón es que, si bien nuestra tecnología robótica (y de computación) es increíblemente avanzada, nuestra tecnología biológica es aún más avanzada. Esas máquinas de petaescala funcionan con presupuestos eléctricos medidos en megavatios. Y ofrecen aproximadamente la misma escala de potencia informática bruta que su pequeño cerebro de 3 libras, que consume solo 20 W de energía. La próxima vez que alguien te llame "bombilla tenue", debes decir: "¡Seguro que lo soy! ¡Pero mira todo lo que puede hacer esta bombilla tenue!"
Cuando Curiosity o Spirit u Opportunity sufren un mal funcionamiento o falla, los científicos simplemente intentan arreglárselas con cualquier sistema que quede funcionando. El nombre del juego es tanta redundancia como podamos permitirnos y expectativas limitadas de vida útil útil. La duración oficial de la misión de Curiosity fue de 2 años terrestres. Si los humanos solo pudieran ofrecer 2 años de vida útil útil, lo consideraríamos un absoluto fracaso.
Si una IA superinteligente quiere viajar por las estrellas, ¿por qué no utilizaría la mejor tecnología disponible? Boston Dynamics no ofrece esa tecnología, a pesar de lo impresionante que se han vuelto sus ofertas. Las únicas máquinas de exploración de nanotecnología verdaderamente adaptables, autocurativas, energéticamente eficientes y de alta relación resistencia / peso que tenemos disponibles en la actualidad son los humanos. Esa súper IA reconocerá de inmediato que la vida basada en el ADN es el pináculo de la nanotecnología y la eficiencia energética, y desarrollará sus esfuerzos en torno a esa tecnología. Los humanos pueden ser solo el punto de partida de lo que una IA de este tipo enviaría a las estrellas, pero creo que es un punto de partida infinitamente más probable que los simples robots.
¿Por qué sigue siendo necesaria la presencia física de personas en naves espaciales?
La presencia física de personas en la mayoría de las naves espaciales no es necesaria, ni siquiera las que están clasificadas para transportar pasajeros. Tener humanos haciendo la exploración en persona es más una aspiración que una realidad; La mayor parte de la exploración espacial se ha realizado de forma remota, utilizando sondas de diversa complejidad y autonomía. La mayoría de los objetivos no se habrían podido alcanzar con éxito si se hubieran incluido astronautas.
En realidad, nunca fue una cuestión de elección; Hay un enorme entusiasmo y compromiso por utilizar astronautas en las agencias espaciales y en la comunidad en general. Más que eso, puede ser un objetivo explícito de Agencia / Compañía. Sin embargo, dejar de lado a los astronautas simplifica enormemente cualquier misión y aumenta la carga útil disponible dedicada a los instrumentos, y también permite que las sondas se utilicen para la destrucción; la capacidad de retorno sigue siendo opcional. Hacerlo sin que la gente tenga que venir amplía el alcance de nuestra exploración espacial.
Las sondas y los robots seguirán siendo el pilar de la exploración espacial: Landers, con y sin capacidad de retorno de muestras para la Luna, Marte y (tipo de aterrizadores) para asteroides, mapeadores orbitales, sobrevuelos. Las misiones que incluyen la presencia física de personas serán misiones que exijan esa presencia.
Incluso si los robots todavía se usaran para la mayor parte del trabajo de campo (que creo que es probable incluso con presencia humana porque los trajes espaciales, y los humanos dentro de ellos, son frágiles y costosos), tener un humano en un hábitat cercano sería una gran ventaja para investigación científica. Debido a los retrasos en las comunicaciones y, a menudo, a la falta de una conexión de radio estable, la teleoperación casi en tiempo real es difícil en la Luna e imposible en Marte. Los controladores generalmente tienen que enviar comandos y esperar una respuesta, a veces durante mucho tiempo, y eso limita la productividad de los rovers y la capacidad de retroceder un poco rápidamente e inspeccionar esa roca interesante que acaban de pasar. Los materiales también se pueden enviar de regreso al hábitat para un análisis más detallado, lo que significa que los rovers pueden ser más baratos y livianos al quitar muchos de los instrumentos de laboratorio a bordo. Un rover dañado también podría volver cojeando a la base para realizar reparaciones, lo que prolongaría aún más su vida productiva y reduciría la necesidad de costosas sobre-ingeniería y redundancia.
El futuro no serán los humanos haciendo todo el trabajo de campo que actualmente realizan los robots, sino una presencia humana que permita a los robots ser mucho más productivos, confiables y flexibles.
Velocidad de la luz
Para Marte, en su punto más cercano se necesitan 3 m 22 s para obtener una señal en una dirección. Necesitaríamos otros 3 m 22 s para ver qué pasó. En su punto más lejano, estamos mirando a 24 m en cada sentido. Así que un buen control remoto es básicamente imposible.
Todavía no tenemos una buena IA, por lo que solo tenemos tres opciones para las naves que enviamos al espacio. Pueden ser bastante tontos y simplemente enviar datos (por ejemplo, Voyager); o pueden realizar una sola operación bien planificada de alto riesgo (por ejemplo, Hayabusa); o se les puede enviar una serie de operaciones muy pequeñas, esperando el viaje de ida y vuelta para obtener el comando allí y ver los resultados antes de pasar a la siguiente operación (rovers de Marte). En el último caso, es posible que solo dediquen unos minutos al día a hacer algo, y el resto del tiempo se dedica a esperar que las señales de radio vayan hacia atrás y hacia adelante.
Si tiene un ser humano en el lugar, todo esto se evita. Incluso si el humano permaneciera en órbita, aún podrían realizar órdenes de magnitud más de trabajo con el mismo rover.
Existe una gran ventaja en poder tomar decisiones complejas, tal vez incluso decisiones morales, a bordo de la nave espacial sin ningún retraso debido a la velocidad de la luz. En aras del argumento, imagina que un emisario robótico encuentra vida en la cercana luna joviana Europa, que ofrece de inmediato algún tipo de prueba moral compleja para determinar si interactuará con nosotros (o con nuestro emisario) y requiere una respuesta en minutos. Actualmente, solo podríamos manejar una situación de este tipo con alguna esperanza de éxito enviando humanos a Europa, ya que el tiempo de ida y vuelta para las comunicaciones por radio es de 1,5 horas. Si bien no estoy diciendo que haya una vida compleja en Europa, puede haber situaciones igualmente complicadas que surgen lejos de casa.
Aparte de todo lo demás que se ha mencionado: muchas veces, una de las preguntas que la misión está tratando de responder es "qué tan bien pueden los humanos hacer X en el espacio" por algún valor de X. Debería ser razonablemente obvio que necesitas algunos humanos en espacio para responder a tales preguntas. El sitio web de la NASA enumera actualmente unos 249 experimentos de este tipo (más 40 de "título no encontrado"), desde "BP Reg (Un método simple en vuelo para probar el riesgo de desmayo al regresar a la Tierra después de vuelos espaciales de larga duración)" hasta "Wearable Monitorización (sistema portátil para monitorización del sueño en microgravedad) ". Ninguno de estos experimentos podría realizarse por ningún otro medio que no sea el de llevar humanos al espacio.
Si bien la robótica ha logrado grandes avances, los robots ni siquiera se han acercado a superar muchas de las habilidades básicas de uso general de los humanos equipados con herramientas adecuadas, y el potencial de los robots para hacer eso no pertenece al campo de la ingeniería mecatrónica o la teoría de controles. sino a los salvajes sueños y pesadillas de los "futuristas".
(Vale la pena señalar que, aunque se hayan inventado robots bastante "de propósito general", no creo que se haya lanzado ningún robot de "propósito general" en una misión espacial sin tripulación).
(Esta es también la razón por la cual, aunque la guerra moderna está fuertemente dominada por armaduras, artillería, aviones y misiles guiados, la infantería sigue siendo muy importante y ningún ejército moderno ha propuesto seriamente una fuerza exclusivamente robótica).
Los seres humanos tienen una gran capacidad sensorial (con una gran redundancia, para poder mantener una capacidad sensorial significativa incluso cuando están deteriorados) y una capacidad de locomoción (una vez más, con una gran redundancia, de modo que un humano con una lesión incapacitante todavía puede ser bastante eficaz en formas que los robots rara vez son). Si bien el tamaño y el peso de un módulo de habitación capaz de soportar a una tripulación durante meses son formidables, la capacidad de reparar equipos dañados, mantener cosas que de otro modo tendrían que estar diseñadas para una ultrafiabilidad a un alto costo, configurar y operar de forma no automatizada. los equipos que incluso pueden ser de calidad comercial, etc., simplemente no se corresponden con la robótica; no tenemos la capacidad de construir robots que puedan hacer eso por cualquier tamaño, peso o costo.
Un hombre, un traje de EVA y 50 kg de herramientas simplemente no son algo con lo que la robótica pueda rivalizar. Esto se ve agravado enormemente por el problema de inteligencia / teleoperación mencionado en otras respuestas.