
Космические технологии прочно вошли в современную жизнь, представляя собой не только интерес для фундаментальных и прикладных исследований, но и знания для повседневной жизни. Чем шире возможности современных космических систем, тем больше новых задач открывается на горизонте. Эти задачи связанны с освоением ближнего и дальнего космоса, пребыванием человека в космическом пространстве, в обработке и анализе данных получаемых в ходе экспериментов на МКС и автоматических аппаратах. В тематике проектов направления нашли отражение некоторые из «больших вызовов» современной космической отрасли.
Особенность направления — сотрудничество и совместная работа крупнейших государственных космических предприятий, научных институтов, университетов а также небольших инновационных компаний. Генеральный партнер направления — государственная корпорация по космической деятельности «Роскосмос».
1. Разработка космической лаборатории с дистанционным визуальным контролем
2. Разработка технологии автоматической посадки возвращаемой крылатой ступени ракеты-носителя
3. Создание cистемы для локального мониторинга облачного покрова по данным космической съемки
Описание проектов
список и описание проектов предварительные и могут быть изменены и уточнены
1. Разработка космической лаборатории с дистанционным визуальным контролем
Руководители проекта: Веремчук В.А.
Аннотация: Международная космическая станция — уникальное творение человечества, которое сегодня вносит главный вклад в исследование действия факторов космического пространства на живые организмы и свойства различных материалов. Для того чтобы получить от станции максимальную пользу, необходимо проводить на ней как можно большее количество экспериментов. Заказчику зачастую требуется в рамках многих космических экспериментов непрерывный сбор данных и визуальный контроль за ходом эксперимента. Загруженность экипажа и стоимость его работ не позволяет выполнять им такие задачи. Для решения данной проблемы требуется разработать макет устройства, способный заменить космонавта и позволить заказчику удаленно управлять ракурсом съемки, световыми настройками, задавать цикличные параметры съемки, либо настраивать автоматическое слежение за объектом.
Все эти наработки, наряду с уже выполненными в прошлой смене программы «Большие вызовы» воспитанниками «Сириуса», войдут в опытный образец системы автоматизации космических экспериментов на борту РС МКС (шифр целевых работ: «Ларец»).
Для реализации проекта участникам потребуется:
• сконструировать макет научной аппаратуры под камеру, с возможностью перемещения в 5-ти осях,
• реализовать подключения к съемочному оборудованию для дистанционного задания параметров съемки,
• разработать демонстрационный эксперимент для роботизированной платформы,
• показать на данном эксперименте возможности изготовленного макета.
Партнеры проекта: Московский государственный областной технологический университет (МГОТУ), Госкорпорация «Роскосмос»
2. Разработка технологии автоматической посадки возвращаемой крылатой ступени ракеты-носителя
Руководители проекта: Кокшаров Д.Е., Панасова Е.П., Кузнецов Ю.Л.
Аннотация: В настоящее время многими частными и государственными компаниями ведутся разработки возвращаемых ступеней ракет-носителей (РН) различного класса. Для РН легкого и сверхлегкого класса, эксплуатируемых с внутриконтинентальных космодромов экономически эффективной является посадка возвращаемой ступени «по-самолетному», то есть на взлетно-посадочную полосу (ВПП). При этом посадка, по возможности, должна осуществляться на полосу, не используемую для частых полетов регулярных рейсов с целью обеспечения безопасности воздушного движения при интенсивных запусках РН. Такая отдельная ВВП, которая будет использоваться для посадки возвращаемых ступеней РН, потребует дополнительного оснащения для осуществления посадки в автоматическом режиме. С учётом жёстких требований по минимизации массы бортового оборудования РН наиболее эффективными являются решения по системе автоматической посадки, интегрированные в штатную систему управления ступени, и действующие по аналогии с системами автоматического взлетаи посадки некоторых БПЛА и самолётов (automated take-off and landing - ATOL).
Задачи навигации и стабилизации беспилотных летательных аппаратов исследованы хорошо, известны работающие решения, обеспечивающие построение маршрута, отвечающего заданным требованиям и пооет по нему. Однако существуют лишь отдельные решения по полностью автономной системе посадки БПЛА. Таким образом, задача разработки бортовой и наземной систем управления макетом многоразовой ступени РН, осуществляющей приведение ее к ВПП и посадку без участия оператора, полностью в автоматическом режиме, является актуальной и востребованной. В рамках смены требуется проработать дополнительное оснащение ВПП, определить состав минимально необходимого бортового оборудования, создать и отработать контуры управления посадкой. Технологии, реализованные в рамках проекта, могут быть перенесены на практику разработки систем управления возвращаемых ступеней реальных РН.
Партнеры проекта: Государственная корпорация по космической деятельности «Роскосмос», АО «Центральный научно-исследовательский институт машиностроения»
3. Создание cистемы для локального мониторинга облачного покрова по данным космической съемки
Руководитель проекта: Гершензон В.Е.
Аннотация: Проект решает задачу сбора информации о текущем состоянии облачности с привлечением большого количества участников Интернет-сообщества. Критическими для формирования полноценного комплекса информации об облачности, как об одном из элементов стандартных наземных метеорологических наблюдений, являются частота и оперативность получения данных об оценке проективного покрытия небосклона облаками, высоте, балльности и типе облачности. Актуальность проекта обусловлена новыми вызовами и задачами оперативного управления (робототехнические комплексы в точном сельском хозяйстве, применение беспилотников и пр.). Идея проекта состоит в том, чтобы дать всем желающим простые инструменты получения снимков неба и их загрузки на специализированный веб портал.
При помощи данных космической съемки ("вид сверху") возможно формирование существенно более полных и достоверных данных о распределении и типе облачного покрова на большой территории. Дополнительно привлекаются данные наземных наблюдений ("вид снизу") для верификации, большей детальности, получения дополнительной информации о свойствах нижних слоев и т.п. Снимки наземных наблюдений могут собираться как с подключенных к сети Интернет веб-камер, так и с помощью камер обычных мобильных телефонов. Простая методика получения и публикации снимков автоматически или "в один клик" может сделать количество участников сообщества метео-наблюдателей массовым. С использованием современных методов обработки изображений и машинного обучения будет разрабатываться базовая классификация изображений облачности для автоматического распознавания и оперативная локальная аналитика на основе данных, получаемых в режиме реального времени.
Партнер проекта: Общество с ограниченной ответственностью «Лоретт»
Инженер-конструктор ракетно-космической корпорации «Энергия» имени С.П.Королёва
Заместитель начальника НИИК НПО автоматики Госкорпорации «Роскосмос»
Начальник группы НПО автоматики Госкорпорации «Роскосмос»
Старший научный сотрудник, ведущий научный сотрудник АО «Центральный научно-исследовательский институт машиностроения», доктор технических наук
Генеральный директор ООО «Лоретт»
Старший научный сотрудник отдела обеспечения космических экспериментов и математического моделирования ПАО «Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им.С.П.Королёва», кандидат технических наук
Ведущий программист НИИ ядерной физики МГУ, методист проектной деятельности лицея «Вторая школа», методист программы «Большие вызовы» (2019, 2020) и космической программы «Сириус-2020»