Орбитата около Земята става все по-гъсто населена, което поражда сериозни проблеми
(снимка: CC0 Public Domain)
Някога достъпът до орбитата около Земята бе ограничен до една шепа космически агенции от целия свят. С разпространението на космически технологии обаче и появата на по-евтини летателни апарати ниската земна орбита (LEO) – онова парче пространство, простиращо се на 2000 км над нашата планета – става все по-гъсто населена територия, привлекателна за частни и обществени интереси. Днес LEO гъмжи от държавни космически апарати, комерсиални програми, университетски начинания, апарати на инициативи с рисков капитал и други.
Наскоро IBM обяви два проекта с отворен код в опит да „демократизира достъпа” до космическите технологии и да помогне за проследяване на нарастващия брой отломки, които обикалят в орбита. Последното е важно, защото от изстрелването на Sputnik преди повече от 60 години досега орбитата около Земята се е напълнила с голямо количество космически „боклук” – милиони обекти, вариращи от непроследимо малки късчета от някога изстрелвани обекти до такива с размер на автобус. Тези предмети кръжат над главите ни със скорост около 28-30 хиляди километра в час.
Физиците дори вече говорят за вероятност от събитие тип Синдром на Кеслер – катастрофална ситуация, при която един сблъсък между такива частици поражда каскада от следващи сблъсъци на много обекти в орбита.
Проследяване на космическите отпадъци
Един от новите проекти на IBM с отворен код е фокусиран върху проектирането на по-усъвършенствани системи за проследяване на космическите отломки. Понастоящем някои правителства по света използват системи за проследяване, за да наблюдават космическите отломки в орбита, но точното местоположение на различните обекти варира и е неточно, казва Наим Алтаф, високопоставен инженер в IBM и технически директор на програмата за космически технологии. „Ако ги попитате за данните, всички те излизат с наистина различна картина… и това е огромен проблем”, коментира Алтаф пред Tech Republic.
Ако вземем за пример контролната кула на РВД за самолетите и оприличим проследяването на космическите отломки на проследяването на самолетите, следва да си представим „обект”, за който системата изведнъж започва да показва две или три различни траектории. Можем да си представим защо това поставя безброй предизвикателства пред безопасността и логистиката в разрастващите се космически програми. Освен това, както посочва IBM, не е напълно ясно как други фактори като космическото време влияят върху траекториите на космическите отломки.
Затова е създаден Проект за космическа осведоменост (SSA) – начинание на IBM в партньорство с Тексаския университет в Остин. Използват се два модела за наблюдение на космическите отломки. Моделът на SSA, базиран на физичните закони, стъпва на формулата на Коуел, за да моделира „смущението” на орбитата на космически отломки, причинена от Земята.
Втори модел разчита на машинно самообучение, за да предскаже грешките в предвижданията на орбитата, използвайки „регресионни дървета”, подсилени с градиент XGBoost, пояснява IBM. С тези данни моделът за машинно обучение може да предсказва грешки във физическия модел.
Достъп до сателитните рояци
Вторият проект на IBM с отворен код е замислен да даде възможност за по-голям достъп до „сателитните рояци”. По същество тези рояци са групи от спътници, работещи заедно като част от по-голяма, колективна задача. През последните години все повече организации започват да използват по-маломерните CubeSats вместо традиционните големи сателити. Алтаф оприличава преминаването към този нов подход на разработването на наземен софтуер.
„Отначало създавахме голям, тежък, монолитен софтуер. После дойде концепцията за микроуслугите. Сега вместо да правим едно голямо, тромаво и монолитно нещо ние можем да разделим задачата на 10 различни функции и да възложим на 10 малки програми, които са независими, свободно свързани, да свършат задачите”.
Проектът с отворен код Kubesat на IBM създава познавателна, автономна сателитна рамка, позволяваща „симулация и оптимизация на многосателитни комуникации”. Комуникацията на сателитните рояци и тяхното сътрудничество правят възможно сателитите в рояка да си сътрудничат или да се разделят – в зависимост от целта, обяснява IBM.
„По същество вие формирате логически клъстер в движение в този рой. Тогава той отива и изпълнява функцията – и след като това събитие приключи, всички те се връщат в своето състояние, за да бъдат на разположение за всяка друга работа или задача, която може да им бъде възложена. И така, това е нещо като разпределени изчисления и задачи за групова обработка”, казва Алтаф.
В зависимост от сензорите на борда и възможностите им, рояци могат да бъдат впрегнати да работят за множество приложения и множество потребители – като се започне от правенето на метеорологични анализи и се стигне до обезлесяването, според Алтаф. „Това се превръща в система с множество клиенти, при която различните субекти подават различни задачи, така че по същество тя може да отговори на различни нужди”.
IBM е отворила кода на т. нар. Когнитивната автономна рамка KubeSat, за да позволи на по-голям брой оператори да използват технологиите.