«Для управления спутниками мы создали цифровой двойник космоса»
В новом базовом центре управления полетами космических аппаратов будут использовать технологии цифровых двойников и искусственного интеллекта. Об этом в интервью «Известиям» рассказал начальник ЦУПа АО «ЦНИИмаш» (входит в госкорпорацию «Роскосмос») Максим Матюшин. При этом нейросеть будет лишь помогать оператору, а принятие решений останется за человеком. Также топ-менеджер высказал мнение: число космических аппаратов уже настолько велико, что пора вводить правила их движения.
«Искусственный интеллект будет управлять спутниками совместно с человеком»
— Максим Михайлович, количество и разнообразие космических аппаратов и систем в последние годы растут лавинообразно. Что изменилось для систем управления космическими полетами?
— Темпы развития мировой космической техники по историческим меркам всегда были достаточно высокими, возможно, поэтому огромные изменения в части облика и содержания космических систем происходят для стороннего наблюдателя практически незаметно. Уже является реальностью возможность развертывания спутниковых систем, состоящих из сотен или даже тысяч космических аппаратов. И существующая реальность требует серьезного развития систем управления космическими полетами. Если в прошлом управление можно было упрощенно назвать точечным, работающим по принципу «система управления — объект управления», где объектом управления был космический аппарат и увеличение количества космических аппаратов просто компенсировалось созданием нового сектора управления, состоящего из зала управления, вычислительных комплексов, средств связи и прочего, то в условиях взрывного роста требуется либо такое же взрывное увеличение секторов управления и, как следствие, такое же взрывное увеличение затрат на их создание и эксплуатацию, либо создание новой идеологии и использование иных принципов построения управляющих систем.
— Каковы же новые принципы?
— Идеология построения системы изначально должны предполагать ее способность к самоадаптации применительно к внешним условиям. Из этого следуют принципы работы системы. Первый — способность адаптировать себя к управлению разнородными космическими аппаратами, второй — способность оптимизировать расход имеющихся в распоряжении ресурсов за счет их перераспределения, и третий — способность выполнять первые два быстро и эффективно.
Следует отметить, что мы не должны путать вышеназванные идеологию и принципы управления с искусственным интеллектом. В данном случае система управления предполагает содействие человеку и снижение уровня загруженности человека в рамках реализации самого процесса управления. Принятие решений в любом случае остается за человеком.
Данная концепция была использована при разработке эскизного проекта базового ЦУПа госкорпорации «Роскосмос», выполненного сотрудниками Центрального научно-исследовательского института машиностроения (ЦНИИмаш) совместно с сотрудниками ведущих предприятий отрасли. Эскизный проект успешно прошел защиту в Федеральном космическом агентстве в 2015 году и в настоящее время центральный орган управления — базовый ЦУП госкорпорации «Роскосмос» — предполагается строить именно с учетом идеологии цифровых экосистем и вышеназванных принципах.
Причаливание грузового корабля «Прогресс МС-11» к МКС
— Что уже получилось сделать?
— Для начала следует отметить, что целостный опыт управления группами космических систем, объединяющих по несколько автономно летающих на длительном интервале времени космический аппаратов, в гражданском сегменте российского космоса на тот период в целом отсутствовал. Конечно, была реализована технология управления российским сегментом МКС, но продолжительность этапа автономного полета кораблей «Союз» и «Прогресс» очень ограниченна, а модули РС МКС могут считаться автономными со значительными оговорками.
Поэтому параллельно с созданием эскизного проекта базового ЦУПа «Роскосмоса» наряду с теоретическими положениями шла разработка практических методик технологии управления группами космических систем. Благодаря созданию и постоянному развитию данной технологии стало возможным успешное применение по целевому назначению новых космических систем: многофункциональной космической системы ретрансляции «Луч», космической системы дистанционного зондирования Земли «Ресурс-П», космической системы оперативного мониторинга земной поверхности «Канопус-В», геостационарной гидрометеорологической космической системы «Электро». То есть можно говорить о том, что результаты теоретической проработки вылились в успешное завершение работ первой фазы создания базового ЦУПа госкорпорации «Роскосмос» и технология управления группой космических систем, состоящих из разнородных космических аппаратов, начала получать воплощение в практической реализации.
Вместе с тем основной целью данного этапа работы является создание универсальной цифровой базовой платформы как основного системообразующего элемента цифровой экосистемы управления полетами. В июне 2022 года это было реализовано совместно с кооперацией из ведущих предприятий госкорпорации «Роскосмос» и Российской академией наук (РАН).
— Какие технологии используются в этом проекте?
— Если говорить об уникальных технологиях, то в качестве примера можно привести создание единого виртуального баллистического информационного пространства, предназначенного для отображения текущей космической оперативной обстановки. Фактически это цифровой двойник космоса, в котором проводятся текущие операции управления полетом разнородных космических аппаратов. Это пространство позволяет моделировать движение на разных орбитах, планировать и реализовывать операции с одним аппаратом в составе целой группы с учетом наличия космического мусора.
У нас были созданы новые технологии управления потоками информации, которыми обмениваются спутники с системой управления полетами. К примеру, технологии телеметрического обеспечения, позволяющие объединять информацию о космических аппаратах, получаемую от различных источников, в одной среде. Так обеспечивается достижение максимальной достоверности данных о состоянии бортовых систем различных спутников. Созданы технологии, позволяющие предоставлять средства локальной вычислительной сети с выходом на каналы связи через российские средства обеспечения безопасности. Реализованы комплексные решения по видеоконференцсвязи, IP-телефонии, средствам телефонной связи.
— Какими объектами в космосе может управлять ЦУП?
— ЦУП в состоянии обеспечить управление практически любыми видами космических аппаратов, начиная от сверхмалых с массой до 100 кг и объемом не более 1 куб. м и заканчивая российским сегментом Международной космической станции массой более 70 т и объемом порядка 265 куб. м.
— Будет ли ЦУП управлять частными космическими аппаратами, количество которых растет?
— Как я уже говорил выше, технически ЦУП может управлять любыми космическими аппаратами и в своей повседневной деятельности получает и использует информацию обо всех объектах, находящихся на околоземных орбитах, но в настоящее время управление осуществляется только космическими аппаратами, входящими в орбитальную группировку госкорпорации «Роскосмос».
«Принципы организации контроля космического движения»
— Как изменится работа специалистов в ЦУПе?
— У них станет меньше рутины, которую возьмет на себя система управления. Вообще человеческий мозг воспринимает и обрабатывает информацию достаточно быстро, но именно в силу наличия человеческого фактора — возможности отвлечься, задержаться с ответом, переспросить — между получением и обработкой информации и принятием решения возникает задержка. Интеллектуальная система управления проделает необходимые процедуры обработки данных значительно быстрее и предложит специалисту готовый набор решений, человеку останется только выбрать подходящее.
— Какие вы видите перспективы развития новых подходов к управлению космическими полетами?
— В начале ХХ века, на заре авиации, вопросов регулирования движения самолетов, необходимости предупреждения аварийных ситуаций, связанных со столкновениями в воздухе, не возникало. Но уже в 1920–1930-е годы в Великобритании, США и СССР в связи со взрывным ростом количества авиатехники начали создавать службы управления воздушным движением, вырабатывать идеологию, методики и принципы работы.
Аналогично сейчас обстоят дела и в космическом пространстве. Нынешнее количество космических аппаратов требует организации процесса их движения, причем на основании принципов и правил, общих для всех участников. Возвращаясь к аналогиям с авиацией, в итоге появится, скажем так, международная система, представляющая собой национальные системы управления космическим движением, объединенные в общую международную сеть. Созданные средства базового ЦУПа вполне могут быть первым приближением к созданию национальной системы управления космическим движением.
