После двух лет в МТИ и двух мест работы в НАСА я чувствовал себя причастным к тому, что происходит в космической программе. Я больше не блуждал в темноте. Когда я упаковал свои вещи в «Форд-катастрофу» и поехал из Алабамы домой, на горизонте было только одно облачко, только одна вещь, которой мне предстояло добиться и о которой я старался не думать, — докторская степень.
5. Тактильная обратная связь
Все дело в том, что никто и никогда не даст тебе точного рецепта, как стать астронавтом. Даже люди из НАСА не могут рассказать, как это сделать, потому что шансы попасть в команду действительно очень невелики. Все тебя поощряют, но никто не даст такого совета, который точно сработает. Если ты хочешь стать адвокатом, люди тебе скажут: «Иди в юридическую школу, сдавай квалификационный экзамен на присвоение статуса адвоката, и ты им будешь». В космической программе это не работает. Я мог получать пять магистерских степеней и так и не стать астронавтом, хотя и не у каждого астронавта имеется магистерская степень. Мне говорили: «Тебе нужно получить докторскую степень, потому что она поможет в жизни и сама по себе, а твоя мечта быть астронавтом либо сбудется, либо нет».
Получение магистерских степеней меня почти убило, и я знал, что с докторской будет еще хуже. Меня приняли в докторантуру; в те времена, если ты получал магистерскую степень в МТИ, тебя почти автоматически переводили на следующую ступень. Но я пребывал в нерешительности насчет докторской. Я не знал, действительно ли хочу так провести следующие четыре года своей жизни.
Перед отъездом в Хантсвилл я разослал резюме большинству компаний-подрядчиков, работавших на космос в Хьюстоне. Я думал, что это наилучший способ добиться своей цели. Подрядчики работали в тесном сотрудничестве с НАСА, их представители ежедневно бывали в Космическом центре имени Джонсона. Однажды я пришел с занятий и обнаружил у себя на автоответчике сообщение от Боба Овермейера из компании McDonnell Douglas. Они набирали сотрудников, и мне нужно было приехать в Техас на собеседование. Овермейер и сам был в прошлом астронавтом. Он входил в дублирующие экипажи программы «Аполлон» и летал на первых шаттлах. Я перезвонил ему, и мы договорились о встрече.
Боб потратил на меня целый день. Он был отличным парнем, бывшим морским пехотинцем и выглядел соответствующим образом — со своим седеющим «ежиком» и широкой улыбкой. Мы поговорили о том, как стать астронавтом, и Боб сказал, что я буду отличным кандидатом. Он посвятил меня во все, что в McDonnell Douglas делали для создания Международной космической станции (МКС). Он отвел меня на обед в столовую НАСА и познакомил с кучей людей. Это была просто фантастика. Но я узнал одну вещь: в авиационно-космической промышленности сотрудников с инженерной магистерской степенью не так уж мало. Вокруг Хьюстона и Хантсвилла их буквально тысячи, как и на любом другом авиакосмическом предприятии. Многие из них хотят быть астронавтами, и каждый ждет своего шанса. В этой среде трудно выделиться. Один парень, который проводил со мной собеседование по поводу работы в Хьюстоне, и сам был несостоявшимся кандидатом в астронавты. У него была магистерская степень, но его никуда не взяли. В тот момент в моем резюме не было ни строчки, которая давала бы мне какое-то преимущество перед другими кандидатами. Я не служил в армии. Я не был классным летчиком-испытателем. Мои дипломы были солидными, но в них не было ничего выдающегося. В конце концов я решил, что докторская степень, полученная в МТИ, станет не только моим лучшим шансом выделиться из массы. Это была замечательная возможность, которую я не должен упускать. Хьюстону придется подождать.
Решив, что мне нужна докторская степень, я должен был определиться, чему будет посвящена моя работа. Я знал, что не хочу заниматься инженерной механикой в чистом виде. Я хотел использовать ту работу по человеческому фактору, которой занимался под руководством Тома Шеридана. Меня интересовали роботы и системы управления: то, как роботы взаимодействуют с человеком-оператором и, конкретнее, как это происходит в космосе.
Заглавие диссертации, которое я предложил, звучало так: «Сенсорное замещение тактильной обратной связи при телеуправлении в космосе». На нормальном языке за этими словами скрывается проблема управления роботом при временно́й задержке. Когда вы своей рукой манипулируете каким-либо объектом, например поворачиваете рычаг или крутите ручку, вы можете почувствовать сопротивление органа управления. Это происходит мгновенно, и вы можете правильно отреагировать. Мозг сам знает, как интерпретировать эти сигналы, и усилие становится бо́льшим или меньшим. Но если вы манипулируете каким-либо объектом дистанционно, с помощью робота, — например, связываясь с марсоходом, — существует временна́я задержка между сигналом, который робот посылает вам, и командами, которые вы ему отдаете. Основываясь на неверной информации о том, что происходит на другом конце, вы можете передвигать объект слишком сильно или, напротив, недостаточно сильно. Очень скоро он станет неуправляемым, и вы начнете врезаться во все подряд. Это проблема тактильного отклика, тактильной обратной связи.
В те времена конструкторы роботов решали эту проблему следующим образом: у операторов был индикатор, который визуально показывал уровни отклика, примерно как спидометр показывает увеличение или уменьшение скорости. Проблема была в том, что операторам нужно было смотреть еще и на индикатор объекта, с которым они работали, а наличие лишнего экрана перед глазами нисколько не упрощает действия. У меня была идея — убрать этот индикатор и передавать необходимую информацию с помощью других органов чувств оператора: ощущений и слуха. Легкая вибрация на коже или звук будут показывать уровень и направление усилия и позволят вам правильно отреагировать.
Довольно круто, правда?
Чтобы изучить эту тему, я должен был работать на стыке трех дисциплин: инженерной механики, авиационно-космических систем и нейрофизиологии, которая должна была помочь понять когнитивные процессы в мозге. Том Шеридан согласился стать моим научным руководителем, и я нашел еще трех профессоров, составивших мой диссертационный совет: Ричарда Хелда, занимавшегося когнитивными процессами, Дэйва Эйкина, имевшего дело с авиационно-космическими системами, и Ната Дерлака, инженера-электротехника, работавшего с электроникой и человеческим восприятием.
Как соискатель докторской степени, начав свое исследование, я должен был сдать квалификационный экзамен. Он состоял из устной и письменной части, где проверялось знание основных инженерных дисциплин, и демонстрации того, как далеко я продвинулся со своим исследованием. Это был способ убедиться, что я могу успешно закончить работу, и проверить, соответствуют ли мои инженерные знания стандартам МТИ для получения докторской степени. Шеридан называл экзамен «контролем качества». Иначе говоря, институт просто не хотел, чтобы я слонялся, расходуя впустую время профессоров, если в итоге я ничего не сделаю.
Некоторые соискатели докторской степени сдавали квалификационный экзамен примерно через полгода после начала работы. Я рассудил, что мне, чтобы подготовиться, нужен как минимум год, поэтому запланировал экзамен на лето после первого года в докторантуре и принялся за работу. Мой проект был в значительной степени связан с наукой о когнитивных процессах мозга — с тем, как мозг обрабатывает сигналы, поступающие от органов чувств. Опыта в этой области у меня было меньше всего. Я записался на занятия по нейрофизиологии для аспирантов, и мне понадобилось всего две недели, чтобы понять, что я пришел не туда. Это были занятия, на которые в МТИ приезжали студенты-медики из Гарварда третьего года обучения. Мы собирали сливки с самой лучшей медицинской школы в стране. Преподаватель в первый же день предположил, что перед ним собрались медицинские гении. Так оно и было, за исключением меня. Я чувствовал себя так, будто находился на занятиях по английскому языку методом погружения для иностранных студентов — так мало я понимал из того, что происходило вокруг. Слова, которые преподаватель произносил и писал на доске, как я полагаю, были на латыни, но с таким же успехом это могло быть и эльфийское наречие из «Властелина колец». Поняв, что выбрал неверный путь, я бросил этот курс и принялся за нейрофизиологию для студентов-бакалавров. Там я тоже ничего не понимал, но по крайней мере все было по-английски.
