Железный Человек: настоящее и будущее экзоскелетов

Будущее без инвалидов, люди, летающие на работу, дети, играющие в настоящий квиддич, возможность подняться на Эверест для каждого − от перспектив захватывает дух, не правда ли?

Любители комиксов и голливудских блокбастеров про Железного Человека наверняка не раз представляли себя на месте Тони Старка, гениального эгоцентричного инженера, летающего по всему миру в своем роботизированном костюме, чтобы задать жару коварным суперзлодеям.

Однако мечта о железном костюме совсем не так далека, как кажется на первый взгляд. Уже в ближайшем будущем многие американские солдаты получат новую униформу, которая позволит им двигаться быстрее, носить на себе сверхтяжелое вооружение и легко перепрыгивать через скалы и автомашины на своем пути. Та же униформа надежно защитит их от пуль и осколков бомб и гранат.

Концепция механизированного экзоскелета, способного значительно расширить возможности человеческого тела, привлекала Пентагон еще в начале 1960-х. Но лишь недавно, благодаря мощному развитию электронных технологий и созданию новых материалов, фантастическая идея стала явью.

В 2010 году оборонный подрядчик Raytheon продемонстрировал экспериментальную разработку XOS 2. Новинка представляет собой управляемую человеком роботизированную униформу. XOS 2 легко поднимает тяжести, весом в 2-3 раза больше физического предела обычного солдата, причем без всяких усилий со стороны оператора.

Другая компания, Trek Aerospace, занята разработкой летательного аппарата персональной авиации Springtail, экзоскелетного каркаса, снабженного реактивным ранцем, который позволит человеку спокойно лететь со скоростью более 100 км/ч и даже зависать в воздухе на высоте в несколько тысяч метров.

Но подобные технологии могут служить не только в военных целях. В ближайшем будущем многие инвалиды-колясочники с повреждением позвоночника и спинного мозга смогут буквально встать на ноги и передвигаться как здоровые люди, благодаря специальным роботизированным костюмам − эрзацу их собственных нервов и мускулов.

Первые версии таких экзоскелетов под названием ReWalk стоимостью в 150 000$ компания Argo Medical Technologies уже выбросила на рынок.

Что же на самом деле стоит ожидать от следующих поколений механизированных экзоскелетов? Изменят ли они ход будущих войн или станут обыденным явлением в мирной жизни? С какими препятствиями могут столкнуться инженеры и дизайнеры при разработке новых прототипов?

Для начала оглянемся чуток назад, чтобы понять, где и когда впервые появилась эта концепция и какие этапы прошла на пути своего развития.

Человек дополненный: история развития

Еще в глубокой древности воины носили доспехи для защиты и укрепления своего тела. А вот идея механических мускулов впервые возникла с развитием жанра научной фантастики.

В 1868 году Эдвард Сильвестр Эллис опубликовал «грошовый» роман под названием «Паровой человек в прериях». В нем описывался гигантский паровой двигатель, построенный в форме человеческого тела. Это позволяло изобретателю, гениальному Джонни Брейнерду, спокойно разместившись в своем роботе-тележке, мчаться по прериям со скоростью до 100 км/ч, охотясь на буйволов и распугивая индейцев.

А уже в 1961 году, за два года до создания первых комиксов о Железном Человеке, Пентагон объявил конкурс на создание настоящих роботов-униформ. Американским военным требовался «человек-танк с усиленным рулевым управлением и тормозами».
Танк-солдат должен был уметь быстро передвигаться, поднимать и переносить большие тяжести, а также спокойно выдерживать атаки биологического и химического оружия, высокие температуры и даже радиацию.

В середине 1960-х инженер Нил Майзен из Корнеллского университета действительно разработал каркас экзоскелета весом в 16 кг, который тогдашняя пресса окрестила «костюмом супермена». С его помощью обычный человек мог поднимать тяжести весом до 450 кг − в каждой руке.

В то же самое время компания Дженерал Электрик намеревалась сконструировать устройство 5,5 метров высотой, которое могло бы передвигаться на механических ногах, управляемое оператором изнутри.
Хотя эти разработки и не получили практического применения, исследования по созданию экзоскелетов продолжались.

В 1980-х ученые из Лос-Аламосской национальной лаборатории разработали дизайн «костюма Питмена», в котором полностью помещался солдат-пехотинец. Но дальше чертежей дело не пошло, равно как и для следующего проекта униформы-робота Научно-исследовательской лаборатории ВМС США, более напоминавшей Железного Человека.

В течение долгих лет технология безнадежно отставала от фантазии создателей комиксов. Компьютеры работали слишком медленно, энергетические батареи быстро разряжались, электромеханические мускулы получались слишком слабыми, чтобы достойно имитировать движения человека. Тем не менее, идея создания суперсолдат витала не только в кулуарах Голливуда, но и в умах многих генералов Пентагона.

Ученые и инженеры продолжали разрабатывать новые материалы, компьютеры становились все быстрее и мощнее. Технический прогресс, наконец, позволил давней мечте встать на путь реального воплощения.

Человек-машина

Лишь в начале 2000-х костюм Железного Человека перестал казаться фантастикой. Американское агентство передовых оборонных исследовательских проектов (DARPA), инкубатор новейших технологий Пентагона, получило 75 млн долларов на осуществление проекта «Экзоскелеты для расширения человеческих возможностей».

Планы военных инженеров скромностью не отличались. Требовалось создать персональную униформу-робота, надев которую солдат мог бы таскать сотни килограммов оборудования в течение нескольких дней, управляться в одиночку с тяжелым вооружением, для работы с которым обычно требуются двое. Суперсолдат также должен был суметь спокойно вытаскивать на себе раненых с поля битвы.

Экзоскелет обязан был сделать своего оператора неуязвимым от пуль и прыгучим как кузнечик − на несколько метров в высоту. Неудивительно, что подобные планы были многими восприняты с недоверием, но работы над суперуниформой, тем не менее, начались.

 
Компании Sarcos удалось разработать новаторскую систему с сенсорами, которые воспринимая небольшие сокращения человеческих мускулов, переводили их с помощью электрических сигналов в движения механического костюма. Получившийся в итоге экзоскелет XOS уже более или менее соответствовал чаяниям Пентагона. Работу над механическим костюмом продолжила Raytheon, поглотившая Sarcos.

В конце прошлого десятилетия к созданию экзоскелетов подключились и японцы. Фирма Cyberdyne представила робот-костюм HAL, который управлялся не сокращениями мускулов оператора, а электрическими сигналами через сенсоры, укрепленными на коже носителя.

В перспективе подобный экзоскелет будет подчиняться любым мысленным командам оператора, хотя до реального осуществления подобной технологии все еще далеко.

Судя по современным тенденциям, в скором будущем Пентагон получит в свое распоряжение целую армию суперсолдат, которые будут двигаться со скоростью автомашин, совершать головокружительные прыжки и таскать грузы на зависть тяжелоатлетам. Уже через несколько лет Железные Люди выпрыгнут из фантазии создателей комиксов в нашу жизнь.

Что же они принесут с собой: угрозу или осуществление мечты многих поколений? Ждет ли нас будущее, в котором даже инвалиды превратятся в суперменов, или же нашествие армии универсальных солдат?

PS Арты по теме: http://sttheo.deviantart.com/art/Saw-283381496

Высокоточные снайперские винтовки ОРСИС Т-5000

Высокоточные снайперские винтовки ОРСИС Т-5000 (ORSIS T-5000) выпускаются оружейным заводом «ОРСИС» промышленной группы «Промтехнологии», расположенным в Москве. Этот завод, запущенный в мае 2011 года, является по-своему уникальным для российской оружейной промышленности. Это полноценное высокотехнологичное производство оружия полного цикла, построенное на средства частных инвесторов под руководством и при активном участии стрелков самого высокого уровня. Предприятие ориентировано в первую очередь на гражданский рынок высокоточного охотничьего и спортивного оружия, однако в линейке продукции ОРСИС есть и специализированные снайперские системы, предназначенные для особо точной стрельбы на средние и большие дальности. Эти винтовки могут использоваться как специальными подразделениями правоохранительных органов (ФСБ, ФСО, МВД), так и специально подготовленными армейскими снайперами.

Все винтовки «ОРСИС» выпускаются полностью силами самого предприятия, закупающего у внешних поставщиков только сырье (пластик, стальной прокат, ствольные заготовки в виде прутка). Благодаря широкому использованию прецизионных станков с ЧПУ винтовки «ОРСИС», базируясь на одной базовой конструкции, могут иметь самую разнообразную конфигурацию. Если говорить о снайперских винтовках ОРСИС Т-5000, то эти винтовки предлагаются в двух базовых вариантах – со стандартной затворной группой под патрон .308 Винчестер / 7.62х51 и с удлиненной затворной группой под патрон .338 Лапуа Магнум / 8.6х71. В обоих калибрах винтовки ОРСИС в реальных полевых условиях обеспечивают очень высокую и стабильную кучность стрельбы – менее 0,5 МОА, зачастую – порядка 0,3 МОА и лучше (MOA — Minute Of Angle — угловая минута: эта угловая ширина примерно равна одному дюйму (2,54 см) на 100 ярдах, затем расширяется и становится двумя дюймами на 200 ярдах, тремя дюймами на 300 ярдах и так далее). Практическая дальность стрельбы для винтовок калибра .308 составляет порядка 800 метров, для винтовок калибра .338 – до 1500 метров.

Снайперские винтовки ОРСИС Т-5000 базируются на оригинальной затворной группе, выполненной из нержавеющей стали в двух базовых типоразмерах («стандартном» под патроны .308 и «длинном» под патроны .338). Затвор продольно скользящий, поворотный, с запиранием на два боевых упора в его передней части. Стволы винтовок также выполняются из нержавеющей стали, нарезы формируются методом однопроходного резания (шпалерное строгание), что обеспечивает очень высокое качество геометрии канала ствола, и, как следствие, стабильную и высокую кучность стрельбы. Геометрия патронника и канала ствола оптимизирована для использования боеприпасов заводского изготовления. Дульная часть ствола имеет резьбу для крепления дульного тормоза-компенсатора или иных дульных устройств. Возможна установка стволов с любыми характеристиками, различной длины и контуров.

Ударно-спусковой механизм также выполняется из нержавеющей стали, имеет полную регулировку по всем основным параметрам. Усилие спуска, в зависимости от варианта УСМ, может плавно регулироваться в диапазонах 500 – 900 г или 1000 – 1500 г. Трехпозиционный предохранитель выполнен в задней части затвора и при необходимости позволяет производить манипуляции с затвором при включенном предохранителе, либо же полностью блокировать спусковой механизм и затвор.

Питание патронами осуществляется из отъемных коробчатых магазинов емкостью 5 и 10 патронов.

Винтовки ORSIS T-5000 укладываются в алюминиевую «скелетную» ложу со складным прикладом оригинальной конструкции (механическая фиксация), пластиковой пистолетной рукояткой и щекой приклада. При укладке ствольной коробки в ложу производится так называемый «гласс-беддинг» (glass-bedding), т.е. изготовление в ложе «постели» под затворную группу из эпоксидного состава с наполнителем (алюминиевый или стальной порошок), благодаря этому обеспечивается очень плотное сопряжение затворной группы и ложи, что существенно повышает стабильность характеристик по кучности стрельбы. В ложе установлена специальная прокладка для стрельбы с рук. Цевье имеет специальную конструкцию для установки сошек (оптимизировано под Harris, но имеет и стандартную антабку), а также кронштейны для предобъективной насадки. Усилие при складывании приклада составляет около двух килограммов, что обеспечивает нужную жесткость конструкции.

Для установки прицельных приспособлений на ствольной коробке выполнена направляющая типа Mil-Std 1913, в просторечии известная как «направляющая Пикатинни» (Picatinny rail). В силу специфики использования винтовок (высокоточная стрельба на средние и большие дистанции) открытых прицельных приспособлений в базовой конфигурации на снайперские винтовки ОРСИС не ставится.

Двуствольный карабин Gilboa Snake

Керид (Kerid) — кратерное озеро в Исландии. 

На этой неделе в журнале PNAS было представлено новое устройство, сделанное на основе термочувствительного красителя, который выглядит чёрным при низких температурах и прозрачным при высоких. Его прототипом послужила биологическая система камуфляжа живых осьминогов.


Вот как объясняют принцип его работы эксперты верхний слой нового устройства насыщен термочувствительным красителем, который выглядит чёрным при низких температурах и прозрачным при температурах выше 45 градусов Цельсия. Он расположен поверх слоя отражающих серебряных пластинок — ультра-тонкого слоя кремниевых контуров, которые регулируют температуру красителя, и прозрачной кремниевой обрезиненной подложки. Весь пакет имеет толщину менее 200 микрон (обычный человеческий волос имеет толщину 100 микрон).


Под этим гибким многослойным сендвичем находится базовый слой, содержащий массив светочувствительных фотодетекторов. Углы каждого наполненного красителем пикселя и серебряной пластинки поверх этих фоторецепторов зазубрены, что позволяет свету проникать к рецепторам — чтобы те знали, когда и как им следует менять свой цвет. Эта система адаптивного камуфляжа может реагировать на изменяющиеся паттерны освещения в течение всего одной-двух секунд.


Разумеется, чёрно-белый камуфляж весьма примитивен по сравнению со впечатляющими способностями осьминога. К тому же, устройство потребляет энергию и работает лишь при определённых температурах. Однако, по словам ведущего разработчика проекта Джона Роджерса из Университета Иллинойса в Урбана-Кампейн, где велась разработка камуфляжа, текущая модель устройства – лишь подтверждение жизнеспособности концепта, его основного принципа. В целях его усовершенствования устройства для смены цвета можно задействовать электрические поля вместо тепла и альтернативные красители, которые могут имитировать множество оттенков.

Заеали ныть о своём рейтинге, дайте почитать реактор!