Самарский студент разработал проект первой в России наноспутниковой платформы с искусственным интеллектом на борту

Студент Самарского университета им. Королёва Вадим Игнатьев разработал проект первой в России наноспутниковой платформы, на базе которой можно будет создавать наноспутники формата "кубсат" с искусственным интеллектом на борту. Специальная нейросеть, работающая на микрокомпьютере, будет прямо на орбите анализировать и обрабатывать получаемые спутником данные, что позволит в несколько раз ускорить передачу информации на Землю за счет эффективного сжатия данных.

Кроме того, в отличие от имеющихся в настоящее время в России наноспутниковых платформ, самарская разработка за счет использования большей площади высокоэффективных солнечных панелей обеспечит большую продолжительность активной работы наноспутника в космосе, а также позволит устанавливать на борту более энергозатратную полезную нагрузку в виде приборов и научной аппаратуры.

Платформа получила название "Фаэтон" и похожа на космический конструктор – она состоит из набора стандартизированных компонентов, модулей, программного обеспечения и систем, позволяющих легко интегрировать полезную нагрузку и оперативно создавать наноспутники под требования заказчика. Размерность наноспутников на платформе "Фаэтон" предусмотрена стандартная – 3U, то есть три "юнита", или три "кубика". Общие габариты такого спутника – 10х10х34 см. Под полезную нагрузку отводится до половины внутреннего объема аппарата. Данный проект стал одним из победителей конкурса "Студенческий стартап" федерального проекта "Платформа университетского технологического предпринимательства" и получил финансовую поддержку Фонда содействия инновациям в виде гранта размером в 1 млн рублей сроком на один год.

"Цель этого проекта – предложить университетам и научным учреждениям, нуждающимся в создании своего наноспутника, более современную и эффективную наноспутниковую платформу, позволяющую быстро, в сжатые сроки, собрать космический аппарат необходимой конфигурации согласно требованиям заказчика. Новая платформа позволяет значительно расширить типы и размеры устанавливаемой полезной нагрузки, решить проблему низкой энергоэффективности наноспутников, ускорить передачу данных на Землю и увеличить срок активного существования аппарата на орбите. Одной из отличительных характеристик платформы является использование нейросетей, ранее они на отечественных наноспутниках не применялись. Использование искусственного интеллекта и машинного обучения для обработки и сжатия данных на борту обеспечит гибкость и оперативность при обработке, хранении и передаче информации с полезной нагрузки", – рассказал автор проекта Вадим Игнатьев.

По его словам, если, например, на спутнике в качестве целевой аппаратуры будет установлен оптико-электронный комплекс дистанционного зондирования Земли, то нейросетевой анализ полученных снимков, проводимый прямо на борту, заметно повысит эффективность дистанционного зондирования. Нейросеть сможет выбрать наиболее подходящие под полученное задание снимки, улучшить пространственное разрешение и восстановить поврежденный или зашумленный снимок, а также за счет эффективного сжатия уменьшить общий размер файлов, что напрямую повлияет на скорость передачи данных на Землю. Наноспутниковый "интеллект" сможет обрабатывать и любые другие данные, не только снимки.

"Обработка с помощью нейронной сети обеспечит сжатие размера данных более чем в три раза без потерь, что даст возможность сэкономить необходимую пропускную способность каналов связи. В итоге на приемо-передающий комплекс на Земле будут поступать уже обработанные данные, что увеличит эффективность сеансов связи и сэкономит время. Кроме того, сэкономленная пропускная способность каналов связи позволяет установить недорогие приемопередающие системы на радиолюбительских частотах, это решение снижает общую стоимость платформы – не нужно будет тратить деньги и время на получение разрешения для использования высокоскоростной радиолинии. Но, конечно же, если для работы полезной нагрузки понадобится высокая скорость передачи, то можно будет установить и высокоскоростную радиоаппаратуру", – отметил Вадим Игнатьев.

Энергосистема "Фаэтона", согласно проекту, будет примерно в два-три раза мощнее, чем у других наноспутниковых платформ. Запасы мощности вырастут благодаря установке дополнительных раскрывающихся солнечных панелей, использующих высокоэффективные фотоэлектрические преобразователи на основе арсенида галлия (GaAs).

"По сравнению с аналогичными наноспутниками подобной компоновки на платформе "Фаэтон" предусмотрена установка раскрывающихся солнечных панелей, что дает увеличение рабочей площади панелей в два три раза. Соответственно вырастет и выработка электроэнергии на спутнике. Это даст возможность обеспечить необходимой энергией работу системы периферийных вычислений и повысить максимальную мощность для полезной нагрузки вплоть до 20 Вт, то есть заказчики – университеты или научные институты – смогут использовать на своих наноспутниках более мощные и сложные устройства, что расширит горизонты исследований и позволит проводить более амбициозные эксперименты", – подчеркнул Вадим Игнатьев.

Команда по реализации проекта планирует изготовить опытный образец первого наноспутника на платформе "Фаэтон" в 2026 году. Сейчас идет активный набор студентов, желающих принять участие в данном проекте и другой инновационной деятельности в космической отрасли.

Справочно

Вадим Игнатьев – студент 5 курса специалитета направления "Пилотируемые и автоматические космические аппараты и системы" Самарского университета им. Королёва, победитель Всероссийского инженерного конкурса и Конкурса студенческих инновационных проектов, реализуемых на территории Самарской области. В рамках Передовой инженерной аэрокосмической школы (ПИАШ) Самарского университета им. Королёва участвует в работе киберфизической фабрики малых космических аппаратов.