Первая станция на пути к общественному резервированию

Технический перевод статьи журнала ROOM, № 4(6) 2015/16

Жан-Доминик Косте (Jean-Dominque Coste)

Люди склонны думать, что мы фантазируем о марсианских колониях и космических путешествиях во времени, но на самом деле это сообщество очень логически и последовательно мыслящих индивидуумов, с которыми вы даже не можете нормально сходить в кино, потому что «динамика орбиты, показанная в художественном фильме «Гравитация» не отражает реальности космического полёта».

Тем не менее эти люди, которые подняли общество до уровня технологической безопасности, коим оно является сегодня. Теперь, чтобы использовать семантику, которая порадует вышеозначенную группу, зададимся вопросом: в какой системе координат мы чувствуем себя «в безопасности»?

Большинство технологических продуктов в некоторой степени обеспечивают наличие резервирования. Тем не менее, как подчёркивает данный номер журнала ROOM, наша собственная среда обитания – Земля, единственная сохраняющая работоспособность при отказе отдельных элементов, – предлагает разумный кредит Джину Кранцу – легендарному руководителю полётами Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) за его популярную цитату «неудача не вариант». Создание резервирования для нашей среды обитания предполагает дублирование своей окружающей среды (сюда приезжают марсианские колонии) и охраны первичной окружающей среды.

И вот здесь мне хотелось бы представить известный субъект с другой точки зрения: Международная космическая станция (МКС). Вы, возможно, знаете его по устаревшей политической символике – преодоление капиталистического Запада и бывшего коммунистического Востока. Вы также можете знать его по фантастическим YouTube видео космонавтов, играющих с яблоками в невесомости. Я воспринимаю это как свой личный долг, чтобы изменить эту точку зрения.

МКС является наиболее оптимальным ответом для подготовки нашего плана общественного резервирования. На площади 916 кубических метров размещены комплексные решения для мониторинга Земли; заготовки для планетарной разведки; благодаря исследованиям по физиологии и аппаратным системам человека хорошо функционируют интеграционные процессы на международных сложных проектах; и социальный инклюзивный компонент, который будет основой любого будущего исследования. Но достаточно теории, сейчас рассмотрим примеры. Они выбраны на основе дополнения полезной нагрузки в Европейский модуль Columbus, который интегрирует корпорация Airbus DS от имени Европейского космического агентства (ЕКА).

Знаменитый 71 процент поверхности Земли покрыт водой. Даже если вы живёте в середине Альп, трудно не соприкоснуться с этим фактом: товары для дома, доставленные на судах, или сёрфинг в отпуске на пляже. Океанские ветры являются основным фактором, влияющим на глобальную погоду, и могут превратиться в разрушительные ураганы. Спутники не являются идеальным вариантом для мониторинга ключевого параметра, которым является скорость ветра мирового океана. Своеобразная орбита МКС предлагает хороший ответ, позволяя быстро покрыть дневные и ночные циклы, а также обход большинства населённых берегов.

Прибор RapidScat, разработанный в Лаборатории реактивного движения НАСА, представляет собой радиолокационный рефлектометр, который использует МКС в качестве ресурсной платформы для обеспечения беспрецедентных измерений скорости ветра океана. Он посылает сигналы по направлению к водоёмам. Если он не получит достаточное количество обратных сигналов (радиоволны ушли прочь), это означает, что поверхность является плоской, – как следствие ветров на малой скорости. Если обратные сигналы поступают в достаточном количестве, тогда наоборот – и сильные ветры могут быть охарактеризованы.

Оборудование успешно заработало на два месяца раньше срока и сразу улучшило прогнозирование погоды во всём мире; стало плодом тесного сотрудничества между американскими и европейскими разработчиками интеграторами/операторами. Проблемы возникали не только технические: самыми значительными препятствиями оказались те, что казались самыми обыденными, такие как различия часовых поясов и правила экспортного контроля.

Сотрудничество укреплялось с помощью обычных онлайн-инструментов и репликацией тестового оборудования, где это больше всего было необходимо. Со стороны космического пространства возникали вопросы не менее интересные. Установка громоздкой антенны означала, что сместится весь центр тяжести станции, создавая риск недостаточности каскадных структур во время шоков, таких как стыковки с Союзом.

Кроме того, сильное эмиссионное излучение антенны представляло большие риски для астронавтов, выходящих в открытый космос, и пребывающих транспортных кораблей, что привело к появлению новаторских цепей управления для обеспечения безопасных операций. Решения были найдены для всех проблем, и интересно отметить, что изначально целью этого проекта была защита Земли, но его реализация привела к накоплению критических знаний по управлению сложными международными платформами в космосе, которые будут большим подспорьем для построения нашего пути к общественному резервированию.

Поговорим об инфраструктуре. Если мы действительно хотим построить коттеджи на других планетах, кто будет делать эту работу? Должны ли это быть роботы, которые будут испытывать утомительное время запаздывания связи с Землёй, а любая нештатная ситуация останется на «авось» (я упоминал, что слово «авось» отсутствует в словаре инженера)? Должны ли это быть люди со всеми физическими хлопотами, сопутствующими в недружественной окружающей среде? Ну, а как насчёт специально подобранного смешенного состава обоих?

ЕКА проекты Meteron и Haptics проходят испытания на инфраструктуре МКС, необходимой для оптимального, сбалансированного сценария, в котором экипаж будет находится на орбите вокруг целевой планеты, где роботы будут проводить разведку и монтаж. Экипаж управляет операциями с орбиты, пока не установлены для них конструкции, чтобы приземлиться.

Meteron проверяет правильность использования отказоустойчивой сети для управления наземными роботами в различных местах. Haptics направлен ​​на разработку внешнего каркаса силовой обратной связи (эти три слова воедино, вероятно, влияют на частоту сердечных ритмов любого поклонника научной фантастики), что позволит наземным роботам действовать как его хозяин на орбите, а хозяину – «чувствовать» объекты как робот. Кто будет разрабатывать эти самые «чувства» между человеком-оператором и его роботом для целевой планеты, пусть каждый додумает сам.

Эта мысль подводит нас к другому примеру, который замыкает цепь от далёких космических колоний обратно на Землю. Любой набор для долгосрочного полёта в космическое пространство, скорее всего, навеет плохие «чувства», когда осознаешь, что его/её кожа, похоже, скорее стареет, чем на Земле. Это, как полагают, является следствием чувствительных к гравитации компонентов в клетках кожи (а также внутренних тканей клетки), ведущих себя очень по-разному, когда оказываются в невесомости.

Конкретный эффект ещё не очень хорошо изучен, и, на самом деле, процесс старения кожи на Земле тоже недостаточно исследован, так как в настоящее время отсутствует доступный метод математического моделирования старения. Действительно, создание такового означает ожидание старения людей, чтобы получить данные, а это занимает гораздо больше времени, чем сроки исследовательских грантов. Поэтому МКС предлагает идеальный стенд для определения условий «ускоренного» старения кожи и смоделировать их затем в рамках эксперимента Skin B ЕКА. Результат будет помогать развивать возрастную терапию, которая пойдёт на пользу не только космическим путешественникам, но, и что более важно, нашим семьям и друзьям на Земле. Как у читателя журнала ROOM у вас высокие шансы, что ваши налоги пойдут на поддержку программы МКС, и какую пользу вы сможете из этого извлечь.

Интересный факт об аппарате Skin B: в нём используется готовое к использованию оборудование (COTS – Commercial Off The Shelf). Этот термин обозначает элементы, общедоступные для массового рынка, которые были квалифицированы и немного модифицированы, чтобы быть готовыми функционировать в окружающей среде космического пространства. В настоящее время мы рекомендуем использовать COTS оборудование на МКС, потому что его значительно дешевле и быстрее разработать и подготовить к работе, чем новые разработки.

После нескольких лет опыта эксплуатации космической станции мы обнаружили, что окружающая среда космического пространства на низкой околоземной орбите (НОО) на самом деле гораздо дружелюбнее к аппаратуре, чем мы думали ранее. Для экспериментов, длящихся около года, экологические последствия являются безвредными, а данные, полученные с помощью оборудования COTS, являются непревзойдёнными по стоимости по отношению к затратам.

Сейчас мы являемся свидетелями появления эпохи, когда коммерческие технологии опережают космические. Первые сильно выиграли от распространения знаний, представленных в Интернете, и крутых цен, и сокращения требований, предъявляемых к электронике. Последние из самых современных, относящихся к последним достижениям, превратились в консервативных с установкой: «зачем его менять, если он работает». Такое отношение, отчасти, объясняется высокими финансовыми рисками для каждого космического полёта (стоимости запуска). Использование космических активов для коммерческих технологий на самом деле даст очень положительный эффект в том смысле, что это сделает космическое пространство более доступным для других отраслей промышленности и общественности.

Демократизация космического пространства от элитарной среды в инклюзивное равноправное партнёрство является жизненно важным условием для продвижения нашего плана общественного резервирования. Такой план не может быть решён малой толикой, он нуждается в согласии общества.

В качестве средства для достижения этой цели корпорация Airbus DS разработала для ЕКА Многоцелевую систему компьютерной связи, которая позволит осуществлять дистанционное управление проектами на МКС откуда угодно, – да хоть из вашего ближайшего кафе Starbucks. До сих пор с европейской стороны конечной точкой информационных потоков по проекту были отдельные национальные пользовательские центры. Эта новая возможность позволяет подключаться к той же сети, используемой на этих объектах, с использованием открытого Интернета и безопасного туннеля Виртуальной выделенной сети (VPN), независимо от местоположения пользователя. Предусматривается объединить эту услугу с новым типом простых стандартных интерфейсов к инфраструктуре МКС, что позволит обеспечить большой оборот малых проектов с потенциально большой отдачей. Это не только облегчит жизнь учёных с запланированными проектами на станции; это на самом деле откроет ворота МКС для более широкого круга пользователей, в том числе коммерческих компаний и потенциальных применений массового рынка.

Мы отходим от схемы с высокой избирательностью экспериментов, пятилетних сроков развития, высоких затрат на техническое обслуживание и слабой информационной публичной отдачей, приближаясь к схеме «мульти»: многопользовательский, междисциплинарный опыт (с небольшими и без ограничений), многообразно увеличивая количество работ, выполненных на МКС, и, следовательно, многообразно умножая выходы, являются ли они научными, коммерческими или образовательными.

Эти усилия демократизации проходят в счастливые времена. Кстати, на Земле самое популярное (если не раздражает) слово сейчас – «инновация». Это началось с появлением технологий стартапов, которые доказали, что, начиная с одного компьютера, дешёвой электроники, сильной деловой хватки и страстного желания, вы в состоянии дестабилизировать бизнес-модели. Теперь инновационные пространства выскакивают повсеместно во всём мире (и не только в развитых странах), самостоятельно или при поддержке крупных компаний. Когда я вижу, как это происходит, это повышает мою уверенность в будущем. Популярные средства массовой информации выделяют время только катастрофам, и это должно быть уравновешено путём освещения увлекательных экономических преобразований, которые в настоящее время происходят, которые предлагают реальные ответы.

МКС открыта, чтобы поддержать эту трансформацию и приветствует таких пользователей, которые у неё уже на самом деле есть (например, в области космической) (eg, Made in Space).

Одна последняя особенность МКС, которая укрепляет её роль в качестве катализатора для будущей человеческой резервирования, – это буква «М» в её названии. «Международный» компонент. Во-первых, на стороне оператора. За одним столом сидят русские, американцы, японцы, европейцы, канадцы, партнёры-участники и договариваются об оптимальном пути развития, интеграции и эксплуатации больших систем со сложными интерфейсами, огибая околоземную орбиту один раз за 90 минут. Это сотрудничество продолжается на рутинной основе и опять становится камнем для перехода к будущим начинаниям. Инженеры согласовывают требования, а менеджеры – дальнейшее развитие сотрудничества. Теперь ни одна из будущих крупномасштабных программ, от Orion до Tiangong-II, не рассматривается как чисто национальные начинания, но будет включать партнёрские отношения.

Затем, я – на стороне пользователя, так как работал с удивительными людьми очень разного происхождения, от отдалённых районов Венгрии до центра Лос-Анджелеса. Та энергия, которую демонстрируют пользователи МКС, завораживает, и я могу только представить себе, как это будет, когда у множества людей будет доступ к таким инструментам.

МКС позволяет установить международный консенсус по техническим вопросам; предлагает платформу для мониторинга нашей домашней базы и в то же время для тестирования концепций глубинной разведки и приспосабливается к более инклюзивному обществу, где ресурсы являются общими. Эти моменты необходимы для подготовки нашего резервирования, так что я иногда задаюсь вопросом: а что если Космическая станция представляет собой естественный эволюционный инструмент, движимый приспособляемостью нашего вида.

Как бы не горели желанием поспорить, но это романтическое видение посетило инженеров. Да, тех личностей, что вечером испортили ваш ​​научно-фантастический фильм. Так что в следующий раз, пожалуйста, будьте добры купить им что-нибудь выпить.

Технический перевод статьи журнала ROOM