CC BY
5УДК 004
Миронов А.Д.
магистрант
МИРЭА - Российский технологический университет (г. Москва, Россия)
ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ В КОСМИЧЕСКОЙ ОТРАСЛИ
Аннотация: в данной статье исследуется роль информационных систем (ИС) в космической отрасли, с фокусом на использование современных технологий, таких как большие данные, машинное обучение и облачные вычисления. Представлены примеры успешных интеграций ИС в современном космическом секторе, обсуждаются основные сложности и ограничения. Подняты вопросы по поводу эффективности и безопасности космических миссий.
Ключевые слова: космическая отрасль, информационные системы, машинное обучение.
Космическая отрасль сталкивается с возрастающей сложностью задач, требующих внедрения передовых технических решений. Информационные системы становятся ключевым инструментом в решении задач управления, анализа и прогнозирования. Современные направления, такие как большие данные и машинное обучение, меняют подход к проектированию и эксплуатации космических аппаратов [1].
Целью данной статьи является исследование влияния современных ИС на космическую индустрию и выявление их роли в обеспечении успешных космических миссий.
Большие данные.
В космической отрасли генерируются огромные объемы данных, начиная от датчиков на борту спутников до телеметрии ракет. Эти данные требуют
обработки и анализа в реальном времени. Большие данные позволяют прогнозировать события, например, оценку рисков столкновения спутников.
В настоящее время наблюдается рост потребности в данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) в разных сферах. Требования к качеству и оперативности информационных продуктов возрастают, что приводит к увеличению числа космических аппаратов (КА) ДЗЗ. Это требует создания комплексов автоматической и высокоскоростной обработки данных. Для решения данных вопросов АО «НИИ ТП» разработало комплекс АПОИ, который реализует унифицированную и автоматическую обработку данных с различных КА, обеспечивая получение стандартизированных продуктов высокого качества. Комплекс позволяет существенно сократить время обработки данных с нескольких суток до нескольких минут. Одним из ключевых достижений является улучшение точности геопривязки, что позволяет улучшать внутреннюю геометрию изображений и совмещение спектральных каналов. Комплекс АПОИ представляет собой алгоритмическую основу для будущей Информационной системы «Цифровая Земля», обеспечивающей формирование высокоточных ортофотопокрытий [2].
Машинное обучение.
Использование машинного обучения в обработке данных позволяет автоматизировать многие процессы, от управления полетом до анализа изображений для обнаружения аномалий на поверхности планет.
Машинное обучение играет ключевую роль в исследовании космических лучей сверхвысоких энергий, благодаря использованию в Институте ядерных исследований. С внедрением искусственного интеллекта удалось достичь более высокой точности в восстановлении частиц, инициирующих широкие атмосферные ливни (ШАЛ), по сравнению с традиционными методами. Новаторский подход, поддержанный грантом Российского научного фонда, включает применение методов машинного обучения, таких как сверточные нейронные сети, которые улучшают угловое разрешение наблюдений и способствуют более точному определению источников космических лучей [3].
Европейское космическое агентство (ESA) применяет алгоритмы глубокого обучения для анализа данных с миссии Mars Express, улучшая точность предсказания погодных условий на Марсе.
Облачные вычисления.
Облачные платформы обеспечивают высокую доступность мощностей для обработки данных и позволяют сотрудничать международным научным группам в реальном времени.
Amazon, Google и Microsoft активизируют развитие спутниковых сервисов, применяя разные стратегии по выходу на рынок космических услуг. Эти компании предлагают различные типы услуг, включая наземные станции как услуга (GSS), что помогает спутниковым операторам оптимизировать затраты и расширять возможности подключения. Google Cloud [4] фокусируется на геосервисах и интеграции данных, тогда как Amazon и Microsoft инвестируют в наземную инфраструктуру и спутниковые проекты.
Российская система ретрансляции "Луч" является значимым примером внедрения информационных технологий в космической отрасли. Она служит для обеспечения связи и передачи данных между объектами, находящимися на орбите, и наземными сегментами.
Система "Луч" [5] включает в себя серию геостационарных спутников-ретрансляторов, которые обрабатывают телеметрическую информацию и команды управления. Они обеспечивают не только устойчивую связь с объектами в космосе, но и передачу информации для исследовательских миссий и экспедиций, включая МКС.
Использование "Луча" позволяет повысить устойчивость связи с космическими аппаратами в режиме реального времени, снизить нагрузку на наземные станции благодаря облачной обработке данных, а также обеспечивать резервный канал связи для повышения безопасности миссий.
Влияние на эффективность и безопасность.
Внедрение информационных систем в космическую отрасль существенно повышает как эффективность, так и безопасность миссий.
Эти системы позволяют автоматизировать управление большими объемами данных, получаемых от спутников и других космических аппаратов, что способствует более оперативному принятию решений. Использование систем управления полетом обеспечивает точное прогнозирование траекторий и своевременное обнаружение возможных коллизий, снижая риск аварий. Современные информационные системы интегрируют продвинутые алгоритмы машинного обучения и искусственного интеллекта, которые помогают в анализе больших данных и обнаружении аномалий, что укрепляет защиту от кибератак и повышает надежность всей инфраструктуры. Таким образом, информационные системы становятся ключевыми элементами, поддерживающими не только успешное выполнение космических программ, но и их долговременную устойчивость и безопасность.
Сложности и ограничения.
Использование информационных систем в космической отрасли сталкивается с рядом сложностей и ограничений, обусловленных уникальными условиями и высокими требованиями к надежности и точности. Ограниченные ресурсы и вычислительные мощности на космических аппаратах требуют тщательной оптимизации программного обеспечения и алгоритмов. Это, в свою очередь, усложняет процесс разработки и тестирования систем. Экстремальные условия космической среды, такие как радиация и температурные колебания, могут повредить электронные компоненты, требуя использования специализированной аппаратуры и дополнительной защиты. Сложность увеличивается необходимостью обеспечения кибербезопасности на каждом этапе — от передачи данных до их обработки. Кроме того, задержки сигналов и ограниченная пропускная способность связи между Землей и космическими объектами ограничивают возможности в реальном времени, что требует разработки эффективных стратегий автономного функционирования для предотвращения возможных сбоев и аварий.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Информационные системы стали неотъемлемой частью космической отрасли, играя ключевую роль в улучшении эффективности и безопасности миссий. Внедрение современных технологий, таких как большие данные и машинное обучение, открывает новые возможности для анализа и управления данными. Однако для полного раскрытия потенциала ИС необходимо преодолеть финансовые, технические и организационные барьеры. В заключение, постоянное развитие технологий и повышение квалификации специалистов будут критически важны для достижения новых высот в изучении космоса.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Исследования в области освоения космоса: проблемы и открытия. [Электронный ресурс]. URL: https://falconediting.com/ru/blog/issledovaniia-v-oblasti-osvoeniia-kosmosa-problemy-i-otkrytiia;
2. Комплекс автоматической потоковой обработки информации (АПОИ). [Электронный ресурс]. URL: http://conf.rse.geosmis.ru/files/books/2022/9160.htm;
3. Машинное обучение в исследовании космических лучей сверхвысоких энергий. [Электронный ресурс]. URL: https://rscf.ru/news/presidential-program/mashinnoe-obuchenie-pomogaet;
4. Google Cloud Platform [Электронный ресурс]. URL: https://console.cloud.google.com;
5. МКСР «Луч» [Электронный ресурс]. URL: https://gonets.ru/rus/uslugi/sistema-retranslyacii-luch
Mironov A.D.
MIREA - Russian University of Technology (Moscow, Russia)
FEATURES OF USE OF INFORMATION SYSTEMS IN SPACE INDUSTRY
Abstract: article explores the role of information systems (IS) in the space industry, with a focus on the use of modern technologies such as big data, machine learning and cloud computing. Examples of successful IP integrations in the modern space sector are presented, and the main difficulties and limitations are discussed. Questions have been raised about the effectiveness and safety of space missions.
Keywords: space industry, information systems, machine learning.
