Gwiezdne technologie na ziemi

Dziś wynalazki w rodzaju hologramów są po prostu kolejnym krokiem w rozwoju świata techniki. Przyjrzeliśmy się cudom technologii znanym z filmów George’a Lucasa i jego następców, które faktycznie istnieją lub mogą wkrótce powstać.

Jednym z najbardziej charakterystycznych dla świata Gwiezdnych Wojen motywów są wszechobecne obrazy hologramowe. Trójwymiarowe nagrania wyświetlają się nad odtwarzaczem, pozwalając na oglądanie zapisu, np. obrazu postaci księżniczki Lei, ze wszystkich stron. Coś takiego jest już możliwe dzięki urządzeniu o nazwie, nomen omen, Leia Display system.

Wykorzystuje ono strumienie niemal niewidocznej pary, na którą rzucane jest światło – w ten sposób powstaje trójwymiarowy obraz zawieszony w powietrzu. Inżynierowie odpowiedzialni za to cudo wykorzystali zjawisko laminarnego przepływu powietrza. Polega ono na uproszczeniu drogi poruszania się gazu na dużą odległość, dzięki czemu obraz wyświetlany przez Leię jest stabilny i cieszy widza wysoką jakością.

Znak rozpoznawczy całego uniwersum Star Wars, czyli elegancka broń rycerzy Jedi. W przeciwieństwie do większości pozostałych technologii długo była uznawana za niemożliwą do zrealizowania ze względu na naturę wiązek laserowych - aż do niedawna. Na Uniwersytecie Harvarda oraz w Instytucie Technologicznym Massachusetts udało się połączyć fotony tak jak atomy i doprowadzić je do stanu, którego istnienie dotychczas jedynie zakładano. Dzięki temu można im nadawać kształty. Wprawdzie do sprawnego miecza świetlnego jeszcze daleka droga, ale odkrycie samo w sobie jest niesamowite!

Liczba odciętych kończyn jak na filmy oglądane przez publikę o szerokim przedziale wiekowym jest w „Gwiezdnych wojnach” bardzo duża. Bijącym rekordy rębaczem jest Obi Wan Kenobi, natomiast najwięcej części ciała stracił oczywiście Anakin Skywalker. Filmowi medycy radzą sobie z takimi problemami – montują doskonałe protezy, które w działaniu nie różnią się od normalnych dłoni, a nawet całych ramion.

Nie dysponujemy jeszcze aż tak wysoko rozwiniętą protetyką. Niemniej pomyślnie przeprowadzono testy bionicznych rąk i nóg, które przekazują i odbierają sygnały wprost z układu nerwowego człowieka. Elektrody umieszczane w mózgu przekazują polecenia do sztucznych kończyn, dzięki czemu właściciele mogą precyzyjnie nimi sterować. Podobne połączenie z rdzeniem kręgowym pozwala na odbieranie wrażeń dotykowych ze sztucznej kończyny.

Niewidzialne bariery chroniły pojazdy i bazy podczas filmowych potyczek. Naukowcy na Ziemi nie wiedzą wprawdzie, jak miałoby działać takie pole siłowe, ale sama idea jest już wykorzystywana przez wojsko. Trwają prace nad stworzeniem systemu chroniącego wojskowe pojazdy przed falą uderzeniową pobliskiego wybuchu. „Pole siłowe” wykorzystywałoby mikrofale lub wiązki laserowe do podgrzania powietrza dookoła czołgu czy transportera w razie zaistnienia zagrożenia. Tworząca się przeciwfala mogłaby zmniejszyć siłę działającą na sam pojazd. Ta koncepcja jest wciąż na etapie testów.

Nieco inne podejście mają inżynierowie Boeinga, którzy pracują nad lepszą ochroną samolotów. Zgodnie z założeniami ich system miałby wykrywać nadciągające zagrożenie w postaci fali uderzeniowej i reagować – tworzyć „poduszkę” zjonizowanego powietrza, wykorzystując laser, elektryczność i mikrofale. Warunki gęstości, temperatury, a nawet składu chemicznego powietrza zmieniałyby się bardzo gwałtownie, przez co nadchodząca fala miałaby mniejszy impet.

Od dawna wiadomo, że skondensowana wiązka promieni świetlnych może być użyta jako broń. Do dziś jednak nie opracowano metody miniaturyzacji do poziomu, jaki pokazano w „Gwiezdnych wojnach”. Han Solo używał swojego blastera jak rewolweru, więc urządzenie nie mogło ważyć więcej niż przeciętna broń ręczna. Tymczasem obecnie stosowane systemy obrony laserowej to potężne, ciężkie maszyny. Przykłady? Program SDI wykorzystuje laser o dużej mocy służący do niszczenia pocisków zanim dotrą do celu. Urządzenie o nazwie ATHENA ma jeszcze większe możliwości namierzania celów, wykorzystać je można do zestrzelenia większości niewielkich obiektów latających. Niemniej takie „działka” laserowe, jakie widzieliśmy choćby w myśliwcach X-Wing, to na razie pieśń przyszłości. Wiele problemów sprawiło naukowcom opracowanie systemu pozwalającego w ogóle „strzelać” laserem podczas lotu, a co dopiero skutecznie namierzać cele. Wielkim osiągnięciem było zbudowanie lasera, który swoim zasięgiem obejmuje całe pole dookoła nośnika, a nie tylko to, co znajduje się z przodu.

„Użyj Mocy, Luke” – powiedział z zaświatów Obi Wan. Luke wyłączył więc system automatycznego namierzania i celował ręcznie. I dobrze, bo jego statek był w porównaniu z naszymi obecnymi systemami mocno przestarzały. Zacznijmy od wyświetlacza typu head-up (HUD). W myśliwcu X-Wing był to wielki, nieporęczny, wyglądający jak peryskop ekran, który skutecznie przesłaniał widoczność z wnętrza kabiny. W tym zakresie wyprzedziliśmy „Gwiezdne wojny” już dawno temu – HUD instalowany np. w niektórych wersjach samochodów marki Audi (w modelu A6) przekazuje kierowcy informacje, rzucając je wprost na szybę. W żaden sposób nie przeszkadza to w prowadzeniu pojazdu, a do tego jest o wiele bardziej estetyczne niż kosmiczny szary kloc na zawiasach. Trafienie rakietą do dziury to dla dzisiejszych układów – na przykład tych produkowanych przez firmę Lockheed Martin – bułka z masłem. Korzystając z obecnej technologii. można bez problemu namierzyć wiele celów jednocześnie, integrując obronę balistyczną i przeciwpowietrzną. Prawdziwym pokazem możliwości było zestrzelenie z powierzchni Ziemi satelity znajdującego się na orbicie.

Czyli AT-AT, AT-AP i wszystkie im podobne, bardzo niestabilne pojazdy na nogach stosowane przez Imperium. Na potrzeby filmu nadawały się doskonale, umożliwiając heroiczne akcje i widowiskowe wywrotki, ale czy taka technologia może się do czegoś przydać na Ziemi? Skonstruowanie chodzącej maszyny to nie problem, już tego dokonywano. Nogi mają nad kołami głównie tę przewagę, że łatwiej za ich pomocą pokonywać trudny teren. A przy okazji, jak się okazuje, użycie nóg zamiast kół czy gąsienic powoduje mniejsze zniszczenia w podłożu, co wykorzystali twórcy chodzącej maszyny do ścinki drzew marki John Deere. Niestety mimo wielu zalet pojazd okazał się nieekonomiczny i zbyt drogi w produkcji, by na stałe zawitał w lasach. Okazało się, że koła i gąsienice zwyciężają w walce z nogami.

W pierwszej scenie „Imperium kontratakuje” z flagowego krążownika zostają wystrzelone specjalne sondy, za pomocą których lord Vader chce odnaleźć nową kryjówkę rebeliantów. Duże i niezbyt dyskretne roboty zwiadowcze zaopatrzone były w wiele czujników oraz system łączności ze swoją bazą. Pod tym względem również prześcignęliśmy film. Wprawdzie nie wysyłamy masowo dronów na inne planety (a w każdym razie nie jest to częsta praktyka), ale ziemska technologia szpiegowska i zwiadowcza stoi na o wiele lepszym poziomie. Jest bardziej dyskretna, niewykrywalna radarowo, i z pewnością tańsza w produkcji. Może też nie tylko wykrywać, ale i niszczyć cele za pomocą rakiet, jak to czyni na przykład nowoczesny dron polskiej produkcji o nazwie DragonFly. A jeśli zadaniem sondy Imperium było tylko znalezienie danego obiektu, to naprawdę mogła być mniejsza. Amerykanie już dysponują latającymi kamerami o rozmiarach muchy.

Oto kolejna z technologii, która wydawała się niemożliwa do stworzenia w rzeczywistości. Chodzi o napęd nadający pojazdowi tak wielką prędkość, że porusza się szybciej od światła. To oczywiście, zgodnie z panującymi prawami fizyki, niemożliwe... ale nie dla naukowców z NASA. Nad skonstruowaniem napędu zwanego roboczo EmDrive trwają prace w należącym do amerykańskiej agencji kosmicznej laboratorium Eagleworks. Silnik ma wykorzystywać wyłącznie energię elektryczną, pomijając odrzut czy promieniowanie, które miałoby opuszczać pojazd w trakcie lotu. Teoretycznie napęd miałby działać w oparciu o zamknięcie mikrofal w rezonatorze o różnej szerokości na przeciwległych końcach. Przechodząc w stronę szerszego końca, fale miałyby przyspieszać, a w drugą stronę – zwalniać, przez co na dwóch końcach rezonatora powstawałoby różne ciśnienie. Stąd brałby się ciąg, poruszający pojazd. Brzmi jak fantastyka? Na chwilę obecną to jest wizja, która powstała w głowie Rogera J. Shawyera (założyciela firmy Satellite Propulsion Research) i została przetestowana jedynie w warunkach laboratoryjnych. Nikt nie wie, jak zachowa się EmDrive w kosmicznej próżni.

Niebieski „ogień” z dysz X-Wingów to właśnie efekt działania napędów jonowych. W przeciwieństwie do hipernapędu taki sposób poruszania pojazdu jest czymś bardzo prostym. Problem w tym, że na razie działa jedynie w stanie nieważkości i nie jest specjalnie obiecującą technologią. Sonda DAWN z NASA ma takie silniki, zwane pędnikami strumieniowymi, zasilane panelami słonecznymi. Ksenon w zbiornikach jest jonizowany, a następnie wyrzucany w przestrzeń, dzięki czemu maszyna zyskuje prędkość. Jest tylko jeden problem – sonda rozwinęła prędkość 38 600 km na godzinę, ale zajęło jej to ponad pięć lat. Niecałe 100 km na godzinę osiąga po czterech dniach lotu. Niemniej taki rodzaj napędu jest wydajny, a paliwo lekkie, więc dla sond nadaje się idealnie.

W domu przybranych rodziców Luke’a Skywalkera na Tatooine te urządzenia zapewniały dostęp do wody. Ludzie na Ziemi również z nich korzystają, choć skraplacze nie wyglądają na tak skomplikowane i fantastyczne jak w filmie. Na przykład mieszkańcy miejscowości Chunungo na brzegu pustyni Atacama w Chile korzystają ze skraplaczy wilgoci atmosferycznej zbudowanych z bardzo gęstej siatki umieszczonej nad systemem rynien. Kondensująca się na powierzchni sieci para wodna skapuje do rynny i ścieka do pojemnika. To bardzo prosta i bardzo stara technologia znajdowania wody tam, gdzie pozornie jej nie ma.

Wprawdzie białe kostiumy imperialnych szturmowców nie wyglądają, jakby miały przed czymkolwiek chronić – może poza celem, do którego taki szturmowiec celuje, spoglądając przez wąski wizjer hełmu - ale takie pancerze w teorii są nowoczesne i wyposażone w wojskową technologię. Ziemskim, współczesnym odpowiednikiem jest na przykład amerykański TALOS, czyli nowoczesny bojowy egzoszkielet. Wydaje się, że zapewnia on o wiele więcej pożytecznych możliwości niż pancerze szturmowców z sagi. TALOS rozkłada obciążenie spoczywające na ramionach żołnierza, zmniejszając zmęczenie. Zasilanie nie wymaga dużych ilości prądu, a sam egzoszkielet mieści się pod standardowym mundurem armii amerykańskiej, jest elastyczny, nie krępuje ruchów, aktywnie chroni przed urazami i generuje 12 kW mocy bez przerwy przez 12 godzin pracy.

Naukowcy są na razie zgodni, że napęd „antygrawitacyjny” w dosłownym znaczeniu nie istnieje – pod tym pojęciem rozumiany jest każdy rodzaj napędu, który przeciwdziała sile ciążenia i utrzymuje pojazd nad powierzchnią gruntu. W „Gwiezdnych wojnach” widzieliśmy wiele takich środków transportu – od ścigaczy rajdowych na Tatooine, przez patrolowe „motocykle” Imperium stosowane podczas bitwy na Endorze, po toporny pojazd Rey, którym poruszała się po pustyniach Jakku. Lexus Hoverboard też unosi się nad powierzchnią ziemi i ma rozmiary przeciętnej deskorolki., jest tylko jeden problem – potrzebny jest tor elektromagnetyczny. Deska jest bowiem odpychana dzięki przeciwstawnym polom magnetycznym. W Barcelonie jest skatepark, w którym można używać Hoverboarda, ale wymagał on gruntownej przebudowy. Trudno oczekiwać, że powstanie więcej takich miejsc tylko ze względu na latającą deskę. Jest jeszcze motocykl powietrzny Aero-X firmy Aerofex. Ten pojazd z silnikiem rotacyjnym rozwija prędkość do 70 km/h. Na w pełni naładowanych akumulatorach lata bez przerwy niemal 1,5 h, a maksymalna wysokość unoszenia to nieco ponad 3,5 metra. Utrzymuje się nad ziemią jak poduszkowiec, ale ma niewielkie rozmiary i kształt przypominający pojazdy znane z kina.

Podczas tworzenia pierwszego – czyli IV – epizodu „Gwiezdnych wojen” w roku 1977 George Lucas napotkał problemy związane z efektami specjalnymi. Zanim jeszcze przystąpiono do kręcenia pierwszych scen, a film był dopiero „pisany”, 20th Century Fox zamknęła dział zajmujący się tworzeniem efektów. Ojciec „Star Wars” musiał znaleźć inne rozwiązanie. Zwrócił się do nieznanego wtedy w branży Johna Dykstry, który założył grupę nazwaną Industrial Light and Magic, złożoną z artystów, inżynierów i studentów. To właśnie oni stworzyli na potrzeby filmu efekty, które zmieniły oblicze kina i zapoczątkowały nowe sposoby kręcenia scen. Dykstra zaczął od zbudowania specjalnej kamery, która mogła wykonywać skomplikowane – jak na tamte czasy – ujęcia połączone z ruchem w wielu kierunkach. Mogła również powtarzać wielokrotnie z dużą precyzją taki sam ruch i nakładać na siebie wiele nagrań. Nazwano ją Dykstraflex. Tymczasem artyści na podstawie rozrysowanych wcześniej storyboardów stworzyli bardzo szczegółowe modele myśliwców. Później kręcono dynamiczne ujęcia modelu poruszającą się kamerą, a następnie dokładano w tle przygotowane panoramy przestrzeni kosmicznej. Oczywiście nie obyło się bez problemów – konstruowanie Dykstraflex pochłonęło większość budżetu, a na parę tygodni przed ostatecznym terminem zrealizowano jedynie 2 proc. ujęć. Właśnie dlatego przesunięto planowaną premierę filmu o parę miesięcy – i była to bardzo dobra decyzja, widzowie na całym świecie oniemieli z zachwytu.

Roboty towarzyszą bohaterom filmów na każdym kroku. Służą pomocą przy naprawach pojazdów, nawigacji w przestrzeni kosmicznej, kontaktach z innymi gatunkami, a nawet w szpitalach i na polu bitwy. Faktyczna robotyka nie jest aż tak zaawansowana, ale w zasadzie niewiele jej brakuje. Co opracowano?

Czyli takie jak R2-D2. W warsztatach samochodowych jeszcze ich nie zobaczymy, ale łatwe domowe zadania, jak sprzątanie czy gotowanie, już mogą wykonywać za nas maszyny. Samobieżne odkurzacze lub roboty kuchenne to doskonałe przykłady. Tymczasem w komputerach osobistych czy samochodowych instalowane są programy pozwalające na diagnostykę i naprawę niektórych systemów – tak jak to robił powszechnie rozpoznawalny, cylindryczny robot z pojazdami w Gwiezdnych Wojnach.

Są powszechne w filmowych szpitalach, gdzie służą do leczenia chorób, „instalowania” zastępczych kończyn, a nawet odbierania porodów. Ziemskie szpitale też już nimi dysponują, używane są głównie jako pomoc w operacjach. Chirurgiczne automaty są bardziej precyzyjne i mniej inwazyjne. Nacięcia podczas zabiegów są mniejsze, dzięki czemu pacjent traci mniej krwi, a rany goją się szybciej. Wciąż jednak brakuje im samodzielności – większość wymaga przynajmniej obecności wyszkolonego lekarza. Przykładem jest da Vinci Xi, służący właśnie do wykonywania precyzyjnych operacji. Kolejny rodzaj automatów wykorzystywanych do celów sanitarnych służy do dezynfekcji. Używa on silnego promieniowania UV do usuwania mikrobów.

Czyli złoty android C-3PO oraz pokrewne modele znane z ekranów kin. Te roboty służą jako tłumacze i znawcy etykiety, pomagając w kontaktach międzygatunkowych. Najprostszą analogią w prawdziwym świecie jest Skype Translator, służący do tłumaczeń na bieżąco, w trakcie rozmowy. Obecna wersja zna już języki angielski, włoski, hiszpański, francuski, niemiecki i mandaryński. Ale to nie wszystko. Coraz więcej mówi się o konstruowaniu robotów, które wyglądają i zachowują się tak samo jak ludzie. W 2014 roku w Japonii opracowano androida, który specjalizował się w prezentacji wiadomości telewizyjnych i na ekranie był niemal nie do odróżnienia od prawdziwej prezenterki. Nawet wcześniej, bo w 2010 roku, robot BINA48 odpowiadał na serię pytań zadawanych przez reportera. Nie miał wprawdzie ciała, ale jego głowa do złudzenia przypominała ludzką. W październiku roku 2017 pierwszy na świecie robot otrzymał obywatelstwo – Arabia Saudyjska przyjęła Sophię, czyli robota stworzonego przez japońską firmę Hanson Robotics. Jak widać, w niektórych kwestiach wyprzedziliśmy nawet „Gwiezdne wojny”, gdzie większość robotów była traktowana jako służący lub wręcz niewolnicy.

Nie noszą wprawdzie broni jak droidy należące do Federacji Handlowej znanej z pierwszych epizodów „Gwiezdnych wojen”, ale mogą np. przenosić ciężkie ładunki. Przykładem istniejącego robota, którego zaprojektowano z myślą o warunkach panujących na polu bitwy, jest Atlas zbudowany przez firmę Boston Dynamics. Ma wspierać żołnierzy na polu bitwy.

Podobnie jak bohaterom „Gwiezdnych wojen”, tak i nam już niedługo roboty będą towarzyszyły na każdym kroku. Nawet w gospodarstwach rolnych! Bonirob stworzony przez firmę Bosch jest doskonałym przykładem tego, jak szerokie zastosowanie mogą mieć automaty. Rolniczy robot ma za zadanie likwidację chwastów z dużą precyzją, za pomocą chwytaka. Potrafi rozpoznać niepożądane gatunki i po prostu je wyrywać. Tego w „Gwiezdnych wojnach” dotąd nie zobaczyliśmy, ale jeszcze parę lat temu nikt nie przypuszczał, że roboty będą pracowały na polu.