Технологии блокчейн - в космос!
24 июля 2024 года в образовательном центре "Сириус" торжественно финишировал заключительный этап Всероссийского конкурса научно-технологических проектов «Большие вызовы». В течение 24 дней более 400 талантливых школьников и студентов работали над инновационными проектами под руководством ведущих ученых и экспертов.
Одним из проектов космического направления стала разработка блокчейн-модуля для хранения данных на малом космическом аппарате. Проект был реализован участниками этапа совместно со специалистами Московского института электроники и математики имени А.Н. Тихонова НИУ ВШЭ под руководством ведущего инженера учебно-исследовательской лаборатории функциональной безопасности космических аппаратов и систем (УИЛ ФБКАиС) Дмитрия Абрамешина и техника лаборатории Ивана Носова. В этом году в качестве эксперимента на космическом направлении были набраны стажеры, которые помогали вести работу над проектами. В проекте блокчейна в качестве стажера участвовала выпускница МФТИ Мария Игнатова.
Цель разработки - создание инновационной системы для безопасного и надежного хранения данных на спутниках с использованием блокчейн-технологий и системы RAID. Современные спутники часто сталкиваются с проблемами потери данных из-за аппаратных сбоев и воздействия космической среды. В рамках проекта была разработана система, которая использует блокчейн для обеспечения неизменности данных и RAID для их дублирования и защиты от утери.
Команда проекта состояла из четырех участников: Ярослав Фурсов (Саратов) — инженер и программист, Елисей Горшков (Таганрог) — программист и математик, Константин Сыщиков (Санкт-Петербург) — программист и инженер-конструктор, Богдан Калиниченко (Челябинск) — инженер-испытатель. В ходе работы они разработали и протестировали прототип системы хранения данных на базе блокчейн и RAID технологий. Система включает в себя три микроконтроллера ATmega и использует специализированные носители памяти в качестве носителей данных. Благодаря блокчейн-технологии каждый блок данных содержит хэш предыдущего блока, что позволяет быстро обнаруживать и исправлять повреждения. Использование RAID 01 обеспечивает дублирование данных, что делает систему устойчивой к сбоям.
Проект был реализован при поддержке компаний-партнеров: ООО «Спутникс», «АСКОН», ООО «Аэроспейс кэпитал», Фонд содействия инновациям и ГК «СКАНЭКС». Поддержка партнеров обеспечила участникам доступ к передовым технологиям и ресурсам, что позволило достигнуть высоких результатов. Например, группа компаний АСКОН предоставила самую последнюю, недоступную в открытых источниках версию программного обеспечения "Компас-3D", которая позволила ребятам с нуля разработать корпус и другие конструкционные элементы для кубсата.
В течение смены участники посетили множество мастер-классов и лекций, где получили знания от ведущих специалистов отрасли. Они участвовали в сеансах связи со спутником НИУ ВШЭ через станцию связи "Завиток-М", установленную в центре управления полетами МИЭМ НИУ ВШЭ, научились настраивать системы ориентации и стабилизации космических аппаратов, а также приняли данные автоматической идентификации судов (АИС) от кораблей в акватории Черного моря.
На финальной защите, состоявшейся 23 июля, команда представила завершенный прототип блокчейн-модуля для хранения данных на малом космическом аппарате. Ребята продемонстрировали его работоспособность, показав созданную физическую модель корпуса спутника с помощью 3D-печати и разработанные печатные платы для интеграции системы. Программная часть включала написание и отладку алгоритмов для управления данными на микроконтроллерах, реализацию системы блокчейн и RAID для защиты данных, а также разработку специализированного программного обеспечения для мониторинга и диагностики состояния спутника. Проведенные тесты подтвердили надежность системы: данные восстанавливались после имитации электрических пробоев и ручного удаления информации. Проект получил высокие оценки от жюри за инновационность и детальную проработку, особенно выделив перспективы применения разработанной системы в реальных космических миссиях.
Интервью с участниками
Какой этап работы оказался для вас самым сложным, а какой – самым интересным?
Ярослав Фурсов: "Сложность работы с программным обеспечением АСКОН и сборка спутника Орбикрафта были для меня самыми трудными частями. Самое интересное — начало, когда мы ещё не представляли, как будет выглядеть наш проект".
Елисей Горшков: "Неочевидность принципов работы аппаратной части проекта — микроконтроллеры Atmega с неинтуитивным интерфейсом протоколов. Это было самое сложное. Самое интересное — создание теоретической архитектуры устройства».
Константин Сыщиков: "Самым сложным во всем проекте были финальная сборка системы и отладка. Тонна проводов, три микроконтроллера, сотни строк кода — приходилось по несколько часов всматриваться во все это и выискивать причины неполадок. Но, несмотря на сложность, это было безумно интересно и увлекательно. Невозможно передать эмоции, когда спустя несколько часов правок кода и переподключения проводов система наконец заработала".
Богдан Калиниченко: "Самым сложным было вникать во всю новую информацию, запоминать её и использовать на практике. Но это было и самым интересным".
Интервью с участниками
Чему новому вы научились за эти дни?
Ярослав Фурсов: "Я научился правильно разводить платы в EasyEDA".
Елисей Горшков: "Новое — фиксить баги без дебаггера".
Константин Сыщиков: "За эти 24 дня я изучил принципы работы малых космических аппаратов, технологии блокчейна и архитектуры RAID-массивов. Получил новые навыки работы с микроконтроллерами, а также улучшил знания языков программирования C/C++".
Богдан Калиниченко: "Научился работе с Arduino, программировать их, травить и разводить печатную плату. Помимо всего этого, работе с конструктором спутника "Орбикрафт 3D". Ну и самое главное — научился работать в команде над серьезными проектами".
Интервью с участниками
Как после смены "Большие вызовы" вы видите свое будущее? Хотели бы вы в дальнейшем заниматься космическими технологиями?
Ярослав Фурсов: "Хочу заниматься космическими технологиями, в частности разрабатывать структуры космических аппаратов".
Елисей Горшков: "Хочу заниматься космическими технологиями, программировать космические аппараты на более близком к аппаратному уровне".
Константин Сыщиков: "После участия в программе "Большие вызовы" я вижу своё будущее в тесной связи с наукой и IT-технологиями. Мне было бы интересно продолжить работать в области космических технологий, ведь они играют важную роль в развитии человечества".
Богдан Калиниченко: "Ранее я не строил планов связывать жизнь с космическими технологиями, больше планировал пойти в компьютерную безопасность. Но после смены я понял, что теперь у меня есть и другие направления для поступления, а именно - связанные с космическими технологиями".
руководитель проекта
Смена была просто невероятной! Наши ребята показали, что они настоящие профи, несмотря на свой молодой возраст. Реализовать такой сложный проект – это большой труд. Очень рад, что мы смогли работать вместе, и уверен, что они далеко продвинутся в космической отрасли. Договорились с ребятами, что будем продолжать работу вне смены «Большие вызовы».
Иван Носов, ассистент руководителя проекта: "Огромным удовольствием было работать с этими талантливыми ребятами. Мы вместе преодолели множество трудностей и добились крутого результата. Впереди - продолжение работы над проектом вне смены, и я надеюсь, что плодотворное сотрудничество ребят и университета даст свои плоды в виде нового спутника Вышки на орбите. Отдельное спасибо хотелось бы сказать организаторам смены - всё было продумано на высшем уровне".
Мария Игнатова, стажер проекта: "Конкурс "Большие Вызовы" стал для меня первым проектом, в котором я выступила в роли стажёра. Очень рада была наблюдать весь процесс реализации непростого проекта, сплочённость и командную работу. Ребята приложили огромные усилия для достижения результата, а также проявляли самостоятельность при освоении новых для себя дисциплин. Вовлечённость в работу превзошла все ожидания: участники с неподдельным интересом самостоятельно работали над созданием 3D моделей корпуса малого КА, промежуточных презентаций, написанием алгоритмов хеширования даже поздним вечером и ночью. Отдельную благодарность хочу выразить руководителю проекта Дмитрию Андреевичу Абрамешину и ассистенту Ивану Александровичу Носову за профессионализм, полную проработку проекта — от расходных материалов до ведения семинаров и лекций, в том числе от приглашённых партнёров, и за сплочение команды!"
Руководители проекта выражают благодарность всем участникам, партнёрам и наставникам за вклад в развитие научно-образовательного проекта и надеются на продолжение успешного сотрудничества в будущем.