Поиск и спасение из космоса.

С сентября 1982 года по декабрь 2020 года не менее 51 512 человек были спасены на суше и на море с помощью сети орбитальных спутников, способных обнаруживать и определять местонахождение аварийных маяков бедствия.

Космическая лаборатория Европейского Космического Агентства OPS-SAT недавно продемонстрировала, что, обрабатывая данные с этих маяков в космосе, а не на Земле, как это происходит сейчас, можно сделать весь процесс более эффективным, сэкономить данные и, возможно, помочь спасти жизни.

Гуманитарная инициатива в космосе

Международная кооперация КОСПАС-САРСАТ (Название скомпоновано из русской и английской аббревиатур: КоСПАС (Космическая Система Поиска Аварийных Судов) — SARSAT (Search And Rescue Satellite-Aided Tracking)) была создана в 1979 году и остается фундаментальной, спасающей жизни системой. Используя сеть приборов на борту более чем 50 спутников, она обнаруживает аварийные маяки самолетов, кораблей и людей в любой точке Земли, передает закодированную информацию на наземные станции для обработки и последующей передачи в местные спасательно-координационные центры для принятия ответных мер.

Маяки бедствия — это, по сути, радиопередатчики, которые могут быть активированы в чрезвычайных ситуациях либо вручную нажатием кнопки, либо автоматически при обнаружении определенных триггеров — физического удара, контакта с водой, внезапного падения высоты и т.д.

Система КОСПАС-САРСАТ обнаруживает радиопередачи в защищенном диапазоне частот 406 МГц, собирает информацию о типе судна, терпящего бедствие, и передает его сигналы на наземные станции на Земле, известные как местные пользовательские терминалы (LUT). Хотя некоторые маяки содержат информацию о местоположении судна, многие не содержат ее, и для определения местоположения маяка наземные станции должны провести математический анализ.

Многие спутники на низкой, средней и геостационарной орбите несут «ретрансляторы», которые сдвигают частоту передачи маяков 406 МГц на другую частоту, чтобы избежать интерференции с оригинальными передачами. Так называемые «апконвертированные» сигналы передаются на терминалы пользователей, где они обрабатываются и декодируются.

После проверки информация о маяке передается в ближайший координационный центр спасателей.

Космическая лаборатория

Космическая лаборатория Европейского Космического Агентства OPS-SAT — это орбитальный кубсат, открытый для экспериментов. Кубсат — формат малых искусственных спутников Земли для исследования космоса, имеющих габариты 10х10х10 см при массе не более 1,33 кг. Он оснащен очень мощным бортовым компьютером и имеет возможность перенастраивать свою микропрограмму в космосе. Он был создан с конкретной целью тестирования новых возможностей управления полетами на орбите, что слишком рискованно, чтобы пытаться сделать это на уже существующих дорогостоящих спутниках.

В ходе недавней «Демонстрации на орбите» OPS-SAT впервые выполнил на орбите декодирование и обработку радиосигналов от аварийных маяков на Земле, используя установленное на спутнике программное обеспечение с открытым исходным кодом.

Небольшой, но мощный спутник успешно обнаружил и декодировал «опорные маяки» — периодические всплески, испускаемые наземными станциями сети КОСПАС-САРСАТ для мониторинга работы системы. В чем разница? OPS-SAT передал только необходимую информацию, содержащуюся в маяках, в Центр управления полетами ЕКА в Дармштадте, Германия.

Прямая обработка сигналов бедствия в космосе означает, что космическому аппарату нужно посылать на землю только конкретные сигналы маяков, а не непрерывную запись исходных необработанных сигналов (часто пустую, поскольку передачи маяков носят спорадический характер). Результат? Гораздо более эффективная связь.

Почему это важно

Прежде всего, этот эксперимент показывает, что, когда космические аппараты оснащены мощными бортовыми компьютерами, они способны эффективно взять на себя часть «размышлений», которые в настоящее время выполняются на земле. Когда они действуют не только как пересылочные устройства, собирая данные и передавая их более способным людям или машинам на земле, то могут играть жизненно важную роль в непосредственном преобразовании сложных сигналов в действенную информацию. Эта успешная демонстрация расчищает путь для многих будущих наноспутников, которые присоединятся к нынешним крупным миссиям, предоставляющим эту важную услугу.

В более широком смысле, когда спутники проектируются гибкими, они могут быть сконфигурированы таким образом, чтобы наилучшим образом соответствовать меняющимся потребностям общества, которое находится внизу. Это будет особенно важно, вступая в эру «Интернета вещей» — когда физические объекты вокруг нас будут подключены друг к другу через Интернет, создавая широкую сеть технологий, способных соединяться и обмениваться данными в наших домах, системе здравоохранения и даже промышленности и глобальных инфраструктурах.

Будущее OPS-SAT

OPS-SAT — это первая в своем роде космическая миссия, открытая для общественности, чтобы использовать ее для тестирования своих экспериментов в космосе.

«Сначала я предложил исследовать, достаточно ли чувствительны бортовое «программное радио» (SDR) и антенна спутника OPS-SAT, чтобы принимать сигналы поисково-спасательной службы, хотя он и не предназначен для этого», — объясняет Том Младенов, экспериментатор, ответственный за эту демонстрацию на орбите, а также член группы управления полетом OPS-SAT.

Как только было подтверждено, что мы можем обнаружить слабые передачи на борту, я использовал «GNU Radio» для создания системы обработки сигналов, которая будет работать на спутнике. GNU Radio — это бесплатная библиотека с открытым исходным кодом, которая разбивает сложные системы обработки сигналов на простые блоки. Возможность перепрограммировать полезную нагрузку SDR на любой тип сигнала демонстрирует универсальность, когда программное обеспечение с открытым исходным кодом сочетается с такой мощной космической платформой, как OPS-SAT».

Уже проведены десятки экспериментов, демонстрирующих, как умные компьютеры на орбите могут использовать глубокое обучение для идентификации пожаров на Земле, автоматизации прогнозирования столкновений и повышения эффективности передачи данных о людях, попавших в беду.

Такие глобальные проекты должны получить две вещи: поддержку каждого человека, и домен в зоне .global   

И, хорошая новость — в ближайшее время будет проведено еще множество экспериментов, расширяющих границы возможностей спутников на орбите на благо людей на Земле.

Источник