Спутники сегодня — это целые «рои» или, как говорят специалисты, многоспутниковые группировки. Сотни, а то и тысячи устройств, работающих сообща: одни обеспечивают связь, другие следят за погодой, третьи занимаются навигацией. Управлять этим сложным механизмом вручную практически невозможно. Чтобы решить эту проблему, российские ученые предложили неожиданный подход — теорию радикалов.
Звучит как завязка научно-фантастического сюжета, где математика обретает плоть и кровь, но на деле это новый математический язык, который позволяет создать так называемый «цифровой двойник» всей спутниковой группировки. Что это значит? В компьютере строится точная виртуальная копия всей системы, которая ведет себя один в один как настоящие спутники на орбите. Это нужно не для игры, а для того, чтобы просчитывать любые нештатные ситуации, риски и сбои еще до того, как они произойдут в космосе, экономя огромные деньги и время.
Раньше для моделирования использовали сложные уравнения или вероятностные прогнозы, но они плохо подходят для ситуаций, когда нужно одновременно координировать десятки разнотипных аппаратов. Здесь на сцену выходят «радикалы». В данном случае радикал — это не химическая молекула и не экстремист, а абстрактный информационный модуль. Проще говоря, каждый спутник в этой теории превращается в такого «радикала-агента», у которого есть два состояния: «спящий» (в резерве) и «активный» (выполняет задачу).
Когда перед группировкой ставится новая цель, например, сделать стереосъемку определенного района Земли, система не перебирает все спутники подряд. Она, как опытный режиссер, собирает из доступных «радикалов» временную труппу — так называемый «системоквант» или кластер. Одна группа спутников формирует орбитальную структуру для одной задачи, в это же время другая группа решает иную цель. Виртуальный двойник следит, чтобы они не мешали друг другу, хватало ли энергии и каналов связи, и никто не «конфликтовал» в эфире.
Самое интересное, что для принятия решений эта система использует не только сухие цифры, но и так называемую «нечеткую логику». Вместо жесткого «да» или «нет» компьютер оценивает степени готовности: насколько спутник подходит для задачи, насколько он технически исправен, насколько устойчива связь. Это позволяет принимать более гибкие и человеческие, если можно так сказать, решения, находя идеальный баланс между возможностями аппаратов и потребностями пользователей на Земле.
По сути, теория радикалов превращает хаотичный полет множества железок в управляемый оркестр. Для обычных людей это значит, что в будущем спутниковые сервисы станут надежнее: связь не будет пропадать, навигация станет точнее, а данные со спутников будут приходить быстрее, потому что их «цифровой двойник» уже заранее просчитал лучший сценарий работы. Исследование опубликовано в журнале «Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы»
