В субботу, 25 января, в Музее криптографии пройдут паблик-ток про космические тренды 2025 года и квиз от экспертов аэрокосмической компании. После гостей ждет экскурсия по выставке о роли космических технологий в повседневности «При чем тут космос», которая сейчас проходит в музее. Научный сотрудник Егор Ефремов рассказал «Большому Городу», как космос присутствует в нашей жизни каждый день.

 

 

Егор Ефремов

Научный консультант

   

Кофе

   

Дистанционное зондирование Земли с помощью спутников в 2020-х годах стало все чаще использоваться в земледелии. Данные из космоса полезны для оценки зрелости и здоровья посевов и плантаций, мониторинга болезней, планирования дополнительной ирригации и обработки растений, прогнозирования урожаев.

В рамках высокотехнологичного подхода к агрокультуре, который известен как «точное земледелие», данные со спутников вместе с данными с дронов, специальных датчиков на самих плантациях обрабатываются при помощи систем обработки данных, что в конечном счете позволяет экономить и принимать более информированные решения — например, о том, когда вносить те или иные удобрения, когда прибегать к дополнительной ирригации, обрабатывать от болезней и вредителей, приступать к сборке урожая и так далее. А благодаря некоммерческим фондам такие данные доступны даже для небольших фермерских хозяйств. 

Такой подход уже сейчас в экспериментальном режиме используется для некоторых кофейных плантаций по всему миру, так что в вашей утренней чашке кофе, возможно, уже содержатся космические технологии.

 

 

   

Прогноз погоды

Современные сервисы прогноза погоды невозможно представить себе без спутников на орбите.

   

Метеорологические спутники собирают данные при помощи камер и множества разных датчиков — спектрометров, интерферометров, радиометров и других, что позволяет наблюдать за состоянием атмосферы, океанов, поверхности Земли и растительности. Помимо видимого света, спутники наблюдают за поверхностью Земли в инфракрасном, ультрафиолетовом и даже микроволновом диапазоне. Каждый диапазон подходит для определенных типов измерений и по-своему помогает в прогнозировании погоды, что позволяет отслеживать не только облачность, направление и силу ветра, но и температуру, химический состав атмосферы и поверхности планеты (например, влажность почв), а также определять тип осадков.

На Земле эти данные объединяются с данными с метеостанций и от пользователей (спрашивали ли у вас когда-нибудь приложения о том, идет ли сейчас дождь?). С помощью сложных алгоритмов с применением машинного обучения получаются более точные и динамичные прогнозы, учитывающие множество факторов.

 

 

   

Прогулка с собакой

   

В последние десять лет умные ошейники с GPS-трекером перестали быть нишевыми продуктами и научными инструментами и стали доступным повседневным инструментом. И не зря, ведь в хаосе большого города даже самая послушная собака может внезапно чего-то испугаться, вырваться, затеряться в толпе или заблудиться, а с современным GPS-трекером хозяин может с точностью до десятков метров установить местоположение своего любимца.

GPS, как и другие геолокационные сервисы — российский ГЛОНАСС, китайский BeiDou, европейский Galileo, — это космические технологии. Всего над нами летают 24 спутника ГЛОНАСС, более 30 спутников GPS, 24 спутника Galileo, 35 спутников BeiDou.

Чтобы узнать точное местонахождение GPS-приемника, над ним должно находиться минимум четыре спутника. Приемник рассчитывает положение по математической модели: спутники регулярно высылают всем навигационным приборам траекторию своего движения на неделю вперед, и в момент подключения спутник передает время излучения сигнала. GPS-приемник засекает момент получения сигнала, и разница времени излучения и времени приема, помноженная на скорость света, дает расстояние от спутника до прибора. Три спутника нужны для того, чтобы установить местоположение, а по четвертому вычисляется погрешность времени между точными атомными часами на спутниках и менее точными в приемнике на Земле.

В наиболее продвинутых умных ошейниках могут находиться также встроенный микрофон, светодиодные маяки, гироскоп, пульсометр и термометр, что позволяет следить за поведением, активностью и здоровьем собаки — специальные приложения могут отследить, когда собака не выполнила свою норму активности в день, и предложить дополнительно с ней поиграть. 

Первые разработки в области умных ошейников с геолокацией уходят в конец 80-х, но только в 2000-х годах GPS-метки стали широко использоваться биологами и экологами для отслеживания миграций и контроля за численностью птиц, млекопитающих и рыб. 

 

 

   

Такси

Спутниковая навигация также помогает нам построить оптимальный маршрут с учетом пробок.

   

Современные навигационные системы, которыми пользуются одновременно миллионы водителей, не просто предупреждают о пробках — они могут способствовать их формированию или, наоборот, рассасыванию, управляя поведением водителей. Возникает дилемма оптимизации — самый быстрый для одного водителя маршрут не всегда является оптимальным для общей загруженности дорог в целом. Сервисы, которые отдают приоритет скорости отдельного пользователя, могут создавать эффект «стада», когда сразу много пользователей направляются по одному «самому быстрому» маршруту и в итоге создают пробку. Разные сервисы навигации подходят к этому вопросу по-разному, в том числе «по-умному» распределяя потоки трафика таким образом, что маршрут отдельного водителя может казаться нерациональным. В некоторых городах пошли дальше и запустили пилотные проекты, в которых системы навигации подключают к «умному» управлению светофорами.

 

 

   

Наушники

Кто же любит шумные поезда метро! С ним могут помочь беспроводные наушники с шумоподавлением — сразу две технологии, связанные с космосом.

   

Первые беспроводные наушники в истории были разработаны для космических программ «Аполлон» (1961–1975) и «Меркурий» (1958–1963) для большей свободы движений рук астронавтов — чтобы им не мешали кабели. А технологии активного шумоподавления, которые все чаще можно найти в современных наушниках, были изобретены еще в 50-х годах, первоначально для авиации, и активно использовались в космической программе для того, чтобы снижать нагрузку на слух космонавтов. В частности, наушники с активным шумоподавлением фирмы Bose, в 1989 году выпустившей первые коммерчески доступные наушники такого типа, являются обязательной частью экипировки на МКС, где гул вентиляции и другого оборудования в некоторых отсеках может достигать 67 децибел, что по громкости можно сравнить с шумом  небольшого пылесоса.

 

 

   

Ноутбук и даже мышь

   

Советская ЭВМ «Стрела» рассчитывала траекторию первого полета Гагарина в космос в 1961 году — она занимала площадь 300 квадратных метров и потребляла 15 кВт энергии. С космической программой связаны и прорывы в области миниатюризации. Первым компьютером, который заменил громоздкие лампы на микросхемы, стал бортовой управляющий компьютер КА «Аполлон» (AGC), разработанный для управления командных и лунных модулей американской программы «Аполлон» в 1966 году. Если «Стрела» занимала помещение площадью 300 квадратных метров, то AGC по размеру был сравним с крупным современным системным блоком — всего 61×32×17 сантиметров.

И даже мышью мы обязаны космосу — Дуглас Энгельбарт, чьи исследования по взаимодействию компьютера и человека в 60-х во многом сформировали то, каким стал персональный компьютер, разработал мышь на грант, полученный от NASA для поиска оптимальных инструментов для указания на экране, выбрав ее среди множества других вариантов, начиная с привычного джойстика и заканчивая экзотическими коленными манипуляторами.

   

 

   

Спутниковое ТВ

   

Золотой век сериалов начался с распространения платных кабельных и спутниковых телеканалов в 70–80-х годах. Платное вещание защищалось от несанкционированного просмотра зрителем, который не оплатил подписку, с помощью достаточно примитивных криптографических методов — технологий скремблирования изображения. Для просмотра спутникового телеканала зрителю нужен был дескремблер (декодер), который устанавливался между антенной и телевизором и восстанавливал исходное изображение. А без дескремблера зритель, настроившийся на такой защищенный канал, видел сильно искаженное изображение.

В последнее десятилетие стриминговые сервисы потеснили спутниковое телевидение, но оно сохраняет свою актуальность в труднодоступных местах и городах с плохо развитыми услугами интернет-провайдеров. Также спутники позволяют вести трансляции из труднодоступных регионов и часто используются новостными передачами. 

 

Фотографии: Музей криптографии