Робот-хирург тренируется в невесомости, готовясь работать в космосе

12 октября 1964 года с космодрома Байконур стартовала ракета-носитель «Восход» с первым в мире многоместным космическим кораблем «Восход-1». И в состав его экипажа, наряду с командиром корабля Владимиром Комаровым и научным сотрудником Константином Феоктистовым, был включен и врач, Борис Егоров… Нуждается, знаете ли, человек иногда в ремонте. Правда, в суточном полете услуги медика не понадобились, но теперь летают подолгу и готовятся летать далеко, и вот, спустя полвека, к космическим тренировкам готовится приступить робот-хирург!

Ну, хирург всегда сопровождал военные корабли и научные экспедиции, вспомним хотя бы Гексли… («Младший хирург с «Гремучей змеи»») И в опубликованной за пять лет до полета «Восхода-1» повести Ивана Ефремова “Cor Serpentis” подробно описывалось осуществляемая на звездолете операция, в ходе которой хирургический робот вычищал нагноение аппендикса у второго астронавигатора.
 

«…аппарат исчез в раскрытом рту астронавигатора, продолжавшего спокойно дышать. Засветился полупрозрачный экран, косо поставленный над животом больного. Мут Анг придвинулся ближе. В зеленоватом сиянии серые контуры внутренностей были совершенно отчетливы, и по ним медленно двигался членистый прибор. Легкая вспышка мелькнула, когда прибор дал импульс запирающей мышце — сфинктеру желудка, проник в двенадцатиперстную кишку и стал ползти по сложным извилинам тонких кишок. Еще немного — и тупой конец сколопендры уперся в основание червеобразного отростка.»

Вспомним, написано это было через два года после полета «Спутника» и за два года до полета Гагарина. Когда невесомость создавалась только в кабинах идущих на снижение по баллистической кривой самолетов… И именно в таких условиях ныне начинает тренироваться к будущим космическим рейсам и работе в них робот-хирург от компании Virtual Incision в Линкольне, штат Небраска. Операцию в повести Ефремова выполнял «членистый металлический аппарат, похожий на крупную сколопендру». Ну а реальный робот-хирург примерно размером с кулак. Учитывая, что сколопендры достигают 25 сантиметров, можно сказать, что размеры были угаданы почти точно…

Размеры робота-хирурга палеонтолог Иван Ефремов угадал точно, но вот на сколопендру он не слишком похож.

Правда, пока что в кабинах самолетов робот будет не заниматься хирургией, а манипулировать различными объектами, вроде резиновых жгутов и прочего медицинского инвентаря, «отрабатывая мелкую моторику» в условиях нулевой или очень низкой гравитации. Задача, как говорит знакомый космонавт, в высшей степени нетривиальная. Роботу, конечно, может быть и легче – в его нервную систему не впечатан сотнями миллионов лет эволюции опыт жизни в гравитационном поле Земли. Но это не облегчает работу его создателям и программистам, которым предстоит отбросить Common Sense и следовать лишь ньютоновым законам движения…

А есть ведь еще и окружающая робота среда, ведущая себя также нетривиально. Вот разрез в живой ткани, вот давление в кровеносной системе выдавливает жидкость… Но дальше начинаются отличия, и отличия в высшей степени существенные. Капля не падает на пол, равномерно ускоряясь, а свернувшись под действием сил поверхностного натяжения в шарик, принимается порхать по доступному объему, чутко отзываясь на малейшее дуновение сквознячка… И роботу предстоит научится работать в таких условиях!

Сначала – соединять края разрезов и вязать узелки (что там медики делают при обучении хирургов?), ловить разлетающиеся капли всяческих телесных жидкостей… Ну а потом переходить и к полномасштабным операциям, которые пока что робот осуществляет только на земле, и только на свиньях – это вкусное и полезное животное довольно хорошо подходит для медико-биологических экспериментов. 

Правда, в отличие от проникавшего через рот фантастического робота, робот-хирург реальный будет попадать в брюшную полость через небольшой разрез. Ну а сама брюшная полость по традиции хирургов-лапароскопистов будет надуваться инертным газом для того, чтобы предоставить роботу больше пространства для работы. 

Более ранние конструкции роботов-хирургов от Virtual Incision.

Представляемый на испытания робот-хирург имеет две «ручки», в которые может «брать» различные инструменты, необходимые для того, чтобы резать, скреплять, сшивать ткани, и «головку» в которой смонтирована видеокамера. Весит машинка около четырехсот грамм. Управляется – дистанционно. С Земли, примерно так же, как операторы дронов несут свободу и демократию в Йемен и Пакистан с базы в германском Рамштайне.  

Правда, такая схема приемлема лишь для околоземных космических полетов, скажем работы Международной космической станции. То есть в тех ситуациях. Когда временем прохождения сигнала от наземного пульта управления, за которым сидит человек-хирург, до робота-хирурга можно пренебречь… А вот уже на расстояниях, сравнимых с лунными, начнутся проблемы – обмен сигналами занимает 2,5 секунды. Советская космонавтики столкнулась с этой проблемой в 1970 году, когда на поверхность Луны был доставлен «Луноход».

При управлении «Луноходом» задержки прохождения сигнала давали себя знать…

Тогда операторов машины специально обучали на тренажерах с линией задержки, и при управлении роботом они эту задержку учитывали. Но ползающая по Луне восьмиколесная машинка имеет куда меньше степеней свободы, чем двурукий робот-хирург. По словам работающего с фирмой Virtual Incision профессора хирургии из Медицинского центра Университета Небраски Дмитрия Олейникова сложность управления медицинским роботом растет логарифмически по мере возрастания дистанции.

Поэтому и при возвращении пилотируемой космонавтики на Луну, и при более дальних полетах, таких как эвентуальные марсианские рейсы, встанет задача управления роботом-хирургом. Дистанционное управление с Земли в этом случае невозможно – поэтому машинкой придется управлять либо одному из членов экипажа, имеющему квалификацию хирурга (как делалась операция в “Cor Serpentis”), либо передать управление автоматике. Но это уже – дальняя перспектива, пока речь идет лишь об отработке самого робота-хирурга.

Вложения NASA в которого имеют прекрасные шансы оказаться полезными не только для задач охраны здоровья космонавтов, но и для всей медицинской индустрии. Тут предоставляется прекрасная возможность разложить инвестиции в отработку робота-хирурга, предназначенного для работы в самых жестких, космических условиях, на большой объем серийного производства. На Земле хватает мест, куда квалифицированного хирурга-человека не заманить – во всяком случае в обозримое время…