Нужны ли облака в космосе

Распространено мнение, в космической отрасли используются самые передовые технологии, многие из которых придут в наш быть лишь через некоторое время. Но существует огромное количество и обратных примеров, когда технологии, привычные «на земле», только-только начинают применять в космической отрасли. Сегодня Cloud4Y расскажет о том, как космической отрасли помогают облачные технологии.

Наблюдение за экосистемой

Совместный проект космических агентств США и Индии предполагает запуск с космодрома Срихарикота в штате Андхра-Прадеш в 2022 году двухчастотного радиолокатора с синтезированной апертурой. Спутник NISAR будет первым радаром, использующим двойные частоты (диапазона L и S).  Использование передовых радиолокационных технологий должно обеспечить  беспрецедентный, максимально детализированный обзор Земли. Спутник NISAR позволить наблюдать и измерять нарушения экосистемы, разрушения ледяного покрова, а также прогнозировать и отслеживать стихийные бедствия — землетрясения, цунами, извержения вулканов и оползни.



Ожидается, что NISAR будет генерировать 100 терабайт в день. Это много данных, которые должны быть собраны и обработаны для нескольких космических агентств, участвующих в проекте. Собственные центры обработки данных космических агентств с такой нагрузкой не справятся. Поэтому NASA будет использовать облако. Благодаря этой технологии мы имеем хорошее место для хранения, анализа и анализа данных, которые будут использованы во благо человечества.

Интересно, что  учёные намерены активно использовать технологию вычислений с помощью GPU. Ранее они не были с ней знакомы, но при изучении вопроса применимости технологии удалось установить, что  графические процессоры иногда в 100 раз лучше традиционных способов вычислений, а в целом дают результаты в четыре раза быстрее. Кроме того, учёные также смогут переключаться между CPU и GPU, в зависимости от того, что дешевле и целесообразнее использовать в данный момент.

Данные, собранные в ходе миссии NISAR, позволят раскрыть информацию о развитии и текущем состоянии земной коры, помогут ученым лучше понять процессы изменения климата на нашей планете, а теоретически предоставят возможность управлять имеющимися ресурсами и предугадывать катаклизмы. Облако поможет исследователям по-другому обрабатывать данные. Они смогут применить машинное обучение, чтобы выявлять тенденции — как в научных данных, так и в данных телеметрии.

Отслеживание и идентификация космических аппаратов

Американское агентство космического развития (SDA) считает, что облачные технологии могут оказать существенную помощь в развитии проекта по отслеживанию и быстрой идентификации  ракет и других космических аппаратов. Датчики слежения генерируют огромное количество информации,  которая должна быть быстро обработана и передана дальше. По мнению военных, это вопрос национальной безопасности. Чем позднее будет получена информация, тем большему риску подвергаются США в случае чрезвычайной ситуации.

Устранить узкое место, исключив лишние задержки, призваны облачные платформы. Спутники, оснащенные космическими датчиками, по-прежнему будут выполнять частичную обработку данных на борту. Но значительную часть процессов отдадут облачному провайдеру.

По словам представителей Агентства, обработка данных на местах привлекательна по причине разнообразия коммерческих облачных провайдеров и сервисов, которые также могут предложить большую гибкость, чем железо и ПО на спутниках. Облачные вычисления — это одна из тех архитектур, которая даёт компаниям гибкость, позволяющую с большей эффективностью использовать данные, которые вы собираете, обрабатывать и передавать их.

Вместе с тем, в ведомстве отмечают риски, связанные с кибербезопасностью. Однако замечают, что проблемы безопасности были всегда. Но они не должны мешать развитию технологий и новым открытиям. Так что уже скоро мониторинг космических объектов будет производиться с помощью облачных технологий.

Космические облака

Также существуют идеологи прямо противоположного подхода к использованию облаков. Команда Aerospace Corp. вместе с  Intel создала систему искусственного интеллекта Space Cloud, которая использует современные облачные вычисления, чтобы позволить спутникам передавать значимые данные и отбрасывать остальные.

Учитывая, что на орбите около 1800 спутников и ожидается, что их число увеличится в десять раз в ближайшие годы, исследователи планируют продемонстрировать, как наземные облачные вычисления и искусственный интеллект могут быть перемещены в космос для обработки на борту.

Инженеры признают, что спутники хороши для наблюдения, но в обработке данных слабоваты. Современные космические корабли могут собирать и передавать большой объём данных, но  аналитики на Земле должны перебрать весь этот материал, чтобы найти что-то ценное. Но если научить спутник выполнять обработку собираемой информации и передавать только те данные, которые нужны аналитикам, то это позволит решить целый ряд проблем.

Команда Aerospace Corp. работала над устройством, которое могло бы поместиться в кубсат — сверхмалый спутник Земли весом в несколько кг. Команда создала  свою технологию с помощью Intel Movidius и Kubernetes. Программное обеспечение заимствовано из облачного программного обеспечения Google с открытым исходным кодом, которое перемещает данные между фермами серверов в зависимости от трафика и других факторов.



Space Cloud — это система искусственного интеллекта,  которая использует современные облачные вычисления, чтобы позволить спутникам обнаруживать и передавать только значимые данные. Спутник собирает данные, анализирует их, отправляет на землю нужную информацию, после чего готов выполнять новую задачу. Экономия времени и ресурсов налицо.

Если спутникам не придётся тратить так много энергии на передачу ненужных данных, можно будет уменьшить системы связи, системы питания миссии и солнечные панели, а следовательно, и размер самого спутника.

Демонстрацию работы технологию хотят провести уже этой осенью, когда будет запущен кубсат с поддержкой ИИ. Космические датчики на околоземной орбите всегда должны быть в движении, поэтому они проводят часть своего времени над водой, а другую часть — над землей. Мероприятие имеет кодовое название «козы и лодки».

Space Cloud научит ИИ, находясь над водой, снимать только лодки. Если он находит эти «значимые данные», он отбрасывает ненужные данные и передает только изображение или видео лодки на землю. Находясь над землей, он меняет свой график для поиска коз. И это все, что он будет искать. Также можно поручить поискать только один регион: например, коз в Австралии.

Конечно, козы являются эвфемизмом. Аналитики заменят их более интересными объектами: возможно, танками или ракетными бункерами.

Если спутникам не придётся тратить так много энергии на передачу ненужных данных, можно будет уменьшить линии связи, системы питания миссии и солнечные панели, а следовательно, и размер самого спутника.

Итоги

Надо сказать, что облачные системы можно использовать и в других целях. Например, для отслеживания и прогнозирования траектории движения космического мусора и других объектов, которые могут угрожать как наземным, так и космическим объектам. Возможно, вы сможете предложить и другие способы применения технологии. Однако совершенно точно можно сказать одно: облакам в космосе быть!

Что ещё полезного можно почитать в блоге Cloud4Y

→ Какова геометрия Вселенной?
→ Пасхалки на топографических картах Швейцарии
→ Упрощенная и очень короткая история развития «облаков»
→ Как «сломался» банк
→ Компьютерные бренды 90-х, ч.3, заключительная

Подписывайтесь на наш Telegram-канал, чтобы не пропустить очередную статью. Пишем не чаще двух раз в неделю и только по делу.