Интернет животных вступает в силу

Миссия ICARUS: спутниковые технологии на благо биологии

Центром системы ICARUS является Международная космическая станция (МКС). Она движется практически по круговой орбите, проходя над более чем 90 процентами поверхности Земли каждый день. Благодаря низкой высоте орбиты около 400 км, она хорошо доступна для маломощных радиопередатчиков. Это навело партнеров проекта ICARUS на мысль использовать МКС в качестве удаленной станции для наблюдения за животными.

Однако при этом не было готовых, подходящих для данного случая технологий радиосвязи. Небольшая компания INRADIOS (теперь дочерняя компания Rohde & Schwarz), специализирующаяся на спутниковой радиосвязи, предложила решение этой проблемы. Совместно со спин-офф компанией ICARUS Global Observation System (I-GOS) института MPIAB, компанией SpaceTech и космическим агентством DLR компания INRADIOS разработала технологию радиосвязи, передатчики для животных, модуль обработки сигналов для МКС и наземные станции, которые способны принимать сигналы вместо МКС.

Аист — станции МКС: ответьте, пожалуйста

МКС действует как приемник данных, который получает данные от помеченных животных при прохождении над ними. Передача данных на МКС происходит в узких временных интервалах. Животные находятся в зоне действия радиосвязи всего 15 секунд в день. Эти временные интервалы должны быть точно предсказаны. Используя эфемеридные данные МКС, передаваемые ей через равные промежутки времени, метка рассчитывает временные интервалы и подготавливается к передаче и приему в заданные моменты времени. Большую часть своего времени метка проводит в режиме ожидания с низким энергопотреблением и пробуждается таймером только тогда, когда в соответствии с программой должны быть получены данные или установлена радиосвязь.

Собираемые и передаваемые данные, а также интервалы для их сбора и передачи могут быть индивидуально определены для каждой метки. Как и для любого объекта в Интернете вещей, ICARUS позволяет осуществить индивидуальное обращение к каждому животному в Интернете животных. Для упрощения работы и поскольку обычно помечаются большие сообщества животных, метки могут быть организованы в группы и рассматриваться совместно.

Бортовой компьютер МКС накапливает полученные данные и передает связанные наборы данных на наземную станцию ICARUS, управляемую Роскосмосом. Наземная станция передает данные в центр управления операциями в Германии, где они загружаются в центральную базу данных по адресу www.movebank.org, которая доступна по всему миру через Интернет.

Начались исследования

Так как вначале удаленная станция ISS была недоступна, метки испытывались на наземных радиостанциях, также разработанными компанией Rohde & Schwarz. Этот режим эксплуатации разрабатывается в качестве альтернативного варианта. Его преимущество состоит в том, что возможно достижение значительно более высокой скорости передачи данных, которая будет выполняться гораздо чаще по сравнению с передачей ISS по меткам. Ученые могут легко выполнять мелкомасштабные наблюдения, например, на территории гнездования колонии птиц.

Первое системное испытание, запланированное с участием МКС в июле 2019 года, не удалось из-за проблем с охлаждением в бортовом компьютере. Проект был отложен на несколько месяцев из-за того, что нужно было получить запасные части. Начало пандемии коронавируса привело к дополнительным задержкам. Тем не менее выполнение расширенных испытаний в 2020 году все еще было возможным и система успешно прошла испытания. Кроме того, производительность радиооборудования существенно превзошла ожидания. Первый межконтинентальный проект по наблюдению за миграционным поведением дроздов в настоящее время идет полным ходом с сентября 2020 года. Пока система набирает темп, компания INRADIOS продолжает работать над разработкой радиометок вместе с MPIAB. Цель заключается в дополнительном уменьшении размеров наряду с увеличением срока службы аккумулятора. Когда-нибудь метки смогут стать настолько малыми, что их можно будет прикреплять к насекомым.