Топ-5 IT-технологий в космической индустрии
Москва, 21 мая - "Вести.Экономика" Кто из нас не мечтал стать в детстве космонавтом? Дома мы склеивали из картона межзвездные корабли и смотрели из вырезанного ножницами иллюминатора в свернутый лист бумаги, воображая, что это самый настоящий телескоп. Глядя на карту звездного неба, мы строили маршруты к далеким неизведанным планетам и говорили в воображаемый радиопередатчик: «Земля, Земля, говорит Альфа Центавра. Как слышно? Прием!». Но вот мы выросли, и, к сожалению, для многих детская мечта так и осталась мечтой. Сотням кандидатов в космонавты с отменным здоровьем и отличной подготовкой не посчастливилось покинуть пределы атмосферы Земли. А многие даже не решились на обучение по данному профилю. Однако для того, чтобы прикоснуться к загадкам вселенной, вовсе не обязательно покидать нашу планету, особенно если вы ИТ-специалист. Освоение космоса и развитие информационных технологий зарождались одновременно, а сегодня без ИТ просто невозможно представить себе изучение вселенной. О трендах и взаимосвязи этих двух сфер изданию "Вести.Экономика" рассказал Олег Мансуров, руководитель конкурса для ИТ-специалистов «Цифровой прорыв» платформы «Россия — страна возможностей». Спутник из принтера В аэрокосмической отрасли стала активно применяться 3D-печать. С помощью 3D-принтера сегодня можно изготовить если не все, то многое, начиная от прототипа деталей ракетных двигателей и заканчивая корпусами космических спутников. Это позволяет в разы сокращать время на производство отдельных деталей, увеличивать их эксплуатационные характеристики и, что немаловажно, снижать стоимость продукции. Принтеры могут помочь не только в строительстве космических объектов на Земле, теперь аппараты направляют на околоземную орбиту. На Международной космической станции эксперименты с 3D-печатью проводятся с 2014 года. Первым изделием, «напечатанным» на MKC, стал гаечный ключ. Экипажи работают на борту многие месяцы, за это время неизбежно происходят поломки и аварии, поэтому изготовление на 3D-принтере инструментов и запчастей для различных систем — стратегически важное преимущество. Особенно остро эта задача стоит перед экипажами, которые будут задействованы в длительных экспедициях на Марс или другие объекты солнечной системы, там помощи космонавтам ждать будет неоткуда и обеспечение автономности станет одним из главных условий выживания. Еще одна задача, которая стоит перед учеными, — изготовление на 3D-принтере внеземных сооружений. Считается, что при «печати» надежных убежищ на Луне или Марсе самым оптимальным вариантом будет использование геологических пород самих объектов. При разработке подобных проектов экспертам придется учитывать множество осложняющих процесс факторов: от радиационного излучения и экстремально низких температур до пылевых бурь и отсутствия воздуха. Сооружения должны быть максимально прочными и защищенными, чтобы можно было в дальнейшем использовать их для работы космонавтов, а может быть даже и колонизации. Компьютеры управляют телескопами Космический телескоп Хаббл почти три десятка лет снимает и передает на Землю фотографии «далекого космоса», сверхмассивных черных дыр, процессы зарождения и смерти звезд, благодаря его исследованиям ученым удалось установить точный возраст нашей Вселенной, который составляет 13,7 млрд лет. Все эти невероятные явления и открытия Хаббл сделал под управлением двух компьютеров, а также нескольких сложных подсистем. Один из компьютеров отвечает за работу инструментов и связь со спутниками, второй — управляет навигацией. Каждый день «космическое око» передает на Землю до 15 ГБ данных. Другие оптические телескопы, расположенные на Земле, также управляются компьютерами, но им приходится отвечать еще и за качество изображения, поскольку даже адаптивная оптика не всегда способна справиться с «дрожанием атмосферы» и другими факторами, влияющими на качество изображений, получаемых на Земле. Существуют также радиотелескопы, которые не могут выстраивать оптические изображения, однако они превосходят в своей «зоркости» последних. Например, радиотелескоп Square Kilometre Array (SKA) после запуска будет генерировать 1 эксабайт данных ежедневно, что превышает трафик всего интернета на сегодняшний день. Такие беспрецедентно огромные потоки информации будут обрабатываться суперкомпьютерами. Работа над SKA один из масштабнейших проектов в сфере телескопостроения. Чтобы успешно решить задачи по работе с «большими данными», ученые ведут разработки сразу в нескольких направлениях: создание сверхскоростных магистралей для передачи данных, конструирование устройств для хранения данных нового поколения, а также разработка вычислительных мощностей. Моделирование сложных процессов Еще одна сфера применения компьютеров в космических исследованиях — это моделирование. Оно применяется для замены реального физического эксперимента компьютером и помогает производить контроль и оценку качества проектных решений. Самый масштабный проект космической симуляции — LSS, или «Большой космический симулятор». Находится он в филиале Европейского космического агентства — ESA. Там ученые моделируют ситуации, которые могут происходить в космическом пространстве с различными объектами, а также проводят испытания космического оборудования, создавая для него экстремальные условия, с которыми оно может столкнуться в процессе эксплуатации. Например, воспроизводят условия схожие с выбросами потоков солнечной плазмы, проводят эксперименты при сверхнизких температурах и высочайшем давлении. Детальная запись наблюдений таких испытаний помогает ученым значительно продвинуться в изучении поведения запускаемых с Земли объектов в космическом пространстве и предотвратить множество проблем, которые случаются во время полетов. Отправка человека на Марс или другие планеты сопряжена со сложностями и угрозами для жизни, поэтому учеными разрабатывается роботизированная техника, призванная заменить человека в непростом деле — покорении новых космических земель. В LSS производится моделирование различных ситуаций, которые позволяют оценить функциональность роботов и роботизированных транспортных средств. Искусственный интеллект покоряет космическое пространство Пока корпорации используют возможности искусственного интеллекта(ИИ) для поиска потенциальных покупателей и прогнозирования их привычек, ученые решают, как можно использовать ИИ для изучения космоса и как варианты его применения поистине потрясают воображение. ИИ блестяще справляется с анализом больших массивов данных, особенно если это визуальная информация. Поэтому ему поручают поиск экзопланет — планет, пригодных для жизни, например, в созвездии Дракона была открыта система Kepler-90, которую называют двойником нашей Солнечной системы. Наша ближайшая соседка — Луна — также не осталась без внимания. ИИ уже составляет детализированную карту ее поверхности и определяет местоположение кратеров на полюсах, которые трудноразличимы для человеческого глаза, это поможет разрабатывать оптимальные маршруты для луноходов. Алгоритмы машинного обучения позволят астрономам определять орбиты комет и астероидов, чьи траектории пролегают близко к нашей планете. ИИ определяет место на марсе, луне, куда можно приземлить космический аппарат без участия человека. В дальнейшем планетоходы планируется делать полностью автономными, что сделает исследование планет намного эффективнее. Сейчас ученые озабочены поиском так называемых гравитационных линз. Это галактики или черные дыры, которые для наблюдателя с Земли оказываются позади источника света (звезды), вследствие чего, свет искривляет пространство вокруг объекта, превращая его в линзу. Изучение таких линз помогает ученым исследовать невероятно далекие уголки вселенной. Для обучения нейронной сети по поиску гравитационных линз было создано около 6 миллионов ложных изображений, на которых ИИ училась отличать реальные объекты от несуществующих, и после тонкой настройки она смогла с высокой точностью находить гравитационные линзы. Кроме того, ИИ поможет ученым в прогнозировании солнечных вспышек, классификации галактик, мониторинга здоровья космонавтов во время пребывания в космосе, в обработке фотографий астрономических объектов, получаемых с помощью телескопов и многих других задач, где необходим анализ большого количества данных. Звезды в кармане Помимо промышленных и научных решений, разрабатывается множество интересных приложений и программ для людей, интересующихся космической тематикой. Сегодня каждый может, не выходя из дома, изучать звездное небо или следить за «сводками» космических явлений. Например, приложение Solar Walk с помощью 3D-модели поможет изучить солнечную систему. А приложение Redshift дает возможность примерить на себя роль пилота космического корабля. Night Sky Lite оповестит о предстоящем звездопаде и подскажет откуда ожидать метеорный поток. А, скажем, приложение «МКС Детектор» известит пользователя о том, что через несколько минут у него над головой пролетит орбитальная станция, которую можно будет увидеть невооружённым взглядом. Для любителей наблюдений за планетами есть приложение Planet’s Position, оно следит за положением планет на ночном небе, а также может подсказать, когда произойдет ближайшее солнечное или лунное затмение. Для тех, у кого есть телескоп, разработано специальное приложение — SkEye Astronomy. Оно синхронизируется со смартфоном и выдает советы пользователю, куда можно направить аппарат, чтобы увидеть интересный космический объект. В базе приложения около 180 астрономических объектов — планеты солнечной системы, галактики, шаровые звёздные скопления, рассеянные звёздные скопления, а также галактические и планетарные туманности.
