Величезний робот бореться з інопланетним чудовиськом. Вони височіють над будинками, зійшовшись у запеклому поєдинку. Всередині робота сидить пілот. Можливо, це перша така сутичка в його житті, але він переможе. Напевне, всі ми бачили такі сцени в аніме або відеоіграх. Ми любимо велетенських роботів, хоча комусь «Могутні рейнджери» більш до вподоби за «Євангеліон». Але наскільки реальні такі машини? Чому врешті-решт багато фантастичних технологій стали реальністю, але велетенські роботи – ні?
Насправді те, чим керують герої «Євангеліона» чи ігор серії Armored Core, хибно називати роботами. Для таких машин існує окрема назва – «мех» (від «механізм»). Робот мусить діяти самостійно і замінювати людину в важких, небезпечних або небажаних заняттях. Якщо пілот сидить всередині, це вже не робот. Але ідея великого механізма, який не їздить чи літає, а ходить на ногах, виникла давно. Марсіани з «Війни світів» Герберта Веллса пілотували крокуючі триноги, а герої «Парового будинка» Жюля Верна подорожували Індією в механічному слоні з паровим двигуном.
Популярність теми крокуючих машин настала пізніше, в 1960-х у Японії. Інтерес до мехів є логічним продовженням захоплення технологіями та робототехнікою. Взаємодія між людиною та машиною завжди була центральною темою японської наукової фантастики. Твори такої тематики, які навіть виокремилися в окремий жанр «меха», часто торкаються глибоких філософських тем і ставлять питання: де пролягає межа людських спроможностей і моралі. У «Євангеліоні», наприклад, гігантські машини використовуються для дослідження тем ідентичності, самотності та втечі від реальності. Так само «Mobile Suit Gundam» досліджує складність людських конфліктів. Велетенські мехи – це не лише вражаючі розміром бойові машини, а й спосіб збільшено показати самих людей.
Та уявімо, що мехи реальні. Випустивши їх у бій, доведеться рахуватися з популярними міфами. І ось 4 з них.
Великий робот проти великих ворогів
Типовий сюжет жанру меха такий: напали величезні вороги, яких не здолати ніякою звичайною зброєю; але, на щастя, в головних героїв знаходиться пілотований механізм у формі людини, якраз підхожий для боротьби проти конкретно цих лиходіїв. Напасти можуть ворожі роботи, прибульці з космосу, величезні місцеві монстри. В усякому разі це надзвичайна загроза, боротися з якою належить надзвичайними засобами.
Тож мехи вступають у боротьбу: зростом з будинок, добре озброєні та з декількома секретами під корпусом, які стануть у пригоді в скрутному бою. Як каже гасло фільму «Тихоокеанський рубіж», «Зростай, або вмирай».
Однак, великий розмір у реальному житті не завжди є перевагою. Звичайно, існують істоти більші за людину, як слони чи бізони. Але вони не мають людських пропорцій. Задаймося питанням: чому не існує велетнів? Найвищий зафіксований зріст людини складав 2,72 метра. Його власник, американець Роберт Першинг Водлоу, мав великі проблеми зі здоров’ям, що призвели до ранньої смерті в 22 роки. Маса чоловіка перевищувала 200 кг, при тому, що його статура була худорлявою. Тіло Роберта було надто важким. Поширена думка, що збільшення зросту вдвічі так само збільшить силу, швидкість і все інше. Насправді закон квадрата-куба вказує, що коли зріст (і відповідно площа) тіла зростає на квадратний коефіцієнт, то маса зростає на кубічний. Для прикладу: якщо ваш зріст збільшиться у 10 разів, то маса зросте у 1000.
Те саме стосується і Ґодзілли чи інших велетенських ворогів. У реальності вони були б у тому ж становищі, що викинуті на берег кити. Динозаври, як сейсмозавр, вражають розмірами (40 метрів від морди до кінчика хвоста!), але це були повільні травоїдні тварини. Тиранозавр, звичайно, більша загроза, та рушниця прикінчила б його без потреби в спеціально збудованому роботиранозаврі.
Людські пропорції оптимальні для нашого способу життя. Вікно параметрів, у яких властива нам будова тіла дає переваги, невелике. Всі представники роду Homo за час свого існування мали схожі пропорції та зріст 1–1,8 метра. Тобто, робити механізм, більший за людину, у формі людського тіла, нераціонально. Тут знадобиться інша конструкція. Цікаво таку проблему вирішує манґа й аніме «Атака титанів». Тамтешні органічні «мехи» (титани) мають малу густину тіла, але достатню, щоб бігати і навіть піднімати вантажі.
Тому авторам творів про мехів доводиться вигадувати надпотужні джерела енергії, технології зменшення маси чи просто сказати: цей мех створили інопланетяни. А вони краще знають як зав’язати фізику в вузол.
Ноги роблять робота швидким і всюдихідним
Практично з самого початку робототехніки винахідники намагалися створити двоногих роботів. Не стільки через потребу, як тому, що це насправді складно і кидає виклик.
Насправді спосіб пересування людей один з найнезвичайніших у живій природі. Двоногість рідкісна, порівняно з чотири-, шести, восьми й більше. Чотиринога істота в крайньому випадку може обійтися трьома ногами, але двонога далеко не зайде, стрибаючи на одній. Удар у високо розташовані голову чи в груди легко валить нас на землю. І якби великий двоногий механізм втратив живлення під час ходьби, він завалився б. Люди вміють переміщувати центр маси тіла, присідаючи або повзаючи, коли потрібно. В цьому нам допомагає внутрішнє вухо, що надає відчуття рівноваги. Для робота ж знадобиться великий гіроскоп. До речі, «турбіна» в грудях «Єгеря» з «Тихоокеанського рубежу» може розглядатися як саме він.
Ноги кращі за колеса або навіть гусениці, коли справа доходить до руху перетятою місцевістю та сильно нахиленими поверхнями. Робот на ногах володіє кращою прохідністю і в умовах бездоріжжя (наприклад, на незаселеній планеті) виконає завдання краще за колісний ровер, якщо потрібно подолати кам’янисту рівнину чи пагорб. Також люди витривалі. Великі хижаки на кшталт гепардів нападають короткими швидкими перебіжками. Тоді як людина здатна бігти годинами, хоч і повільніше. Якщо вже мехи наслідують людей, то їм личило б бути бігунами і заганяти суперника, замість знищувати його в хвилинній сутичці.
Та тут виникає інша проблема, тиск на поверхню. Танк їздить на гусеницях, а не ходить на лапах, бо в нього велика площа опори. Велетенський робот з людськими пропорціями, масою декілька тон, загрузне в першій багнюці. Щоб компенсувати це, доведеться зробити великі стопи, а отже збільшити масу і потужність двигунів, як їх підніматимуть. Це зводить нанівець будь-які переваги, отримані завдяки наявності ніг. Судно на повітряній подушці, гелікоптер, той самий танк або БТР справиться куди краще.
Однак, величезний ходячий робот має гарні перспективи як мирний транспорт в умовах низької сили тяжіння. Але й тут щось на кшталт чотириногого AT-AT краще за «Єву». Тож робот-мамонт з «Могутніх рейнджерів» більш реалістичний, ніж двоногий робо-лицар.
Руки дозволяють користуватися різною зброєю
Мехи б’ються кулаками, мечами та молотами. Стріляють із величезних гвинтівок або лазерних гармат, які тримають у руках. Це видовищно, проте руки – це набагато складніше, ніж здається.
Суттєва проблема полягає в надійності механічної руки. Механізми, які мають декілька ступенів свободи руху, надто крихкі й вимагатимуть багато людино-годин обслуговування. Простішими словами, що більше рухомих частин, то вищі шанси, що якась деталь зламається.
Суть руки полягає в тому, щоб хапати й утримувати різні предмети. Людям у цьому допомагає відставлений від решти великий палець. Якщо ж робот у нас не тримає в руках нічого, крім зброї, то її раціонально прикріпити прямо до корпуса або змонтувати на спонсон. Ні літаки, ні танки не мають рук, щоб тримати зброю. Втім, якщо робот слугує багатоцільовою платформою, оптимальним рішенням буде клешня (недарма поширена в живій природі), а не така ненадійна річ, як механічна долоня. Також, багатотонний робот навряд чи зможе зависати на руках, лазити по стінах або плавати, загрібаючи ними, як ластами.
Ворогом меха буде й інерція. Розмахнувшись молотом або мечем, робот швидше відірве собі руку. Такий механізм, як «Скажений кіт» із Battletech, пілоту важко буде зупинити при розвороті. А «лікті» його рук – бажана ціль для ракет.
Реальні роботи, як на заводах Tesla, фактично складаються з єдиної руки на нерухомій платформі. Справжній величезний крокуючий робот мирного призначення ймовірно нагадуватиме ківшевий екскаватор або краба. Ну а бойовий радше буде у вигляді сучасного Big Dog з гвинтівкою на спині.
Мех – головний на полі битви
Мехи зазвичай зображуються такими, що несуть найбільшу та найруйнівнішу зброю. Імперські лицарі та Титани в Warhammer 40,000 чи не найвидовищніший приклад. Перебування на висоті дає гарний огляд поля битви і, теоретично, забезпечить мобільну платформу для зброї великої дальності. З цим, на жаль, є кілька серйозних проблем. І перша: велетенський робот стає велетенською мішенню, в яку легше поцілити, ніж у гелікоптер або дрон.
Кожна військова машина – це баланс трьох факторів: мобільності, озброєння та захищеності. Літаки, наприклад, жертвують бронею в обмін на чудову мобільність і зброю. Наповнений рухомими частинами робот заввишки з будинок має великий недолік. Крім того, щоб витрачати енергію на перенесення зброї, він мусить витрачати енергію на рух самого себе.
Що особливо малоймовірно, так це злиття гігантських роботів у ще більшого, як у «Вольтроні» чи «Могутніх рейнджерах». Пам’ятаємо, що більше рухомих деталей означає меншу надійність. А для коронного зчеплення в повітрі потрібно подбати про двигуни, аеродинаміку та синхронне переміщення.
Королями битви мехи можуть бути хіба що в показових боях на аренах. Або можемо собі уявити парадних мехів, які ніколи не воюють, зате вселяють гордість у публіку.
І все ж…
У аніме-серіалах та кіно ми часто бачимо як велетенські роботи б’ються з ворогами такого ж розміру: гігантськими чудовиськами або такими ж роботами. Але в реальності солдат з «Джавеліном» знищує набагато більший за нього танк, ракета «Нептун» топить крейсер «Москва», а маленький дрон-камікадзе якщо не вбиває солдата, то виводить його зі строю, якщо не робить пожиттєвим калікою. Довжина авіаносців становить чверть милі не тому, що їхні вороги великі, а тому, що це необхідна довжина злітно-посадкової смуги для літаків.
Зрештою, існує дуже мало реальних переваг у гігантського крокуючого робота. Однак, співрозмірні з людиною екзоскелети, що збільшують фізичну силу та захищають людину всередині, як навантажувач у «Чужих-2», мають перспективи як на війні, так і у мирних заняттях.
Головна причина, чому ми любимо велетенських людиноподібних роботів – це те, що в них всередині. Пілот або «іскра» трансформерів є тим внутрішнім єством, яке визначає зовнішність і вчинки. Мехи слугують відображенням моральних якостей. Їхні спроможності – це розширені спроможності самих пілотів. Мех – це тіло, а пілот – його душа.
Чи побачимо ми мехів? Вони вже існують. У 2004 році японська компанія Sakakibara Kikai Co. представила рятувального робота Enryu. Більше схожий на гусеничний трактор, він обладнаний двома руками, здатними підняти 500 кг. Причому керуватися може як з кабіни, так і дистанційно. У 2006 японський інженер Масаакі Нагумо продемонстрував двоногого Land Walker, який озброєний гумовими кулями. Але швидкість руху цього здорованя складає лише 1,5 км/год. Більшу славу отримав представлений у 2012 році Kuratas. Він має чотири ноги з колесами, кабіну, сховану в торсі, та руки з п’ятьма пальцями. Його можна було придбати за якісь 1,3 млн доларів США та керувати як зсередини, так і зі смартфона. Крім того слід згадати мехів для різних фаєр-шоу, які видовищно стріляють із рук салютами. Та всі ці механізми лишаються чи одиничними експериментами, чи великими іграшками.
Фото HappyZappy - Own work, CC BY-SA 4.0.
Якщо справжні мехи й існуватимуть, вони не будуть схожі на Gundam чи «Єву». Але врешті-решт вигадані двоногі машини – це круто. Вони вражають і надихають, і в цьому їхнє призначення, з яким вони чудово справляються.
Також рекомендую ознайомитися зі статтею письменника Остона Габершоу «The Trouble With Giant Robots»
