Космический ЦОД
Добро пожаловать в первый в мире космический ЦОД — экспериментальный некоммерческий проект по запуску в космос микроспутника с сервером на борту. Спутник-сервер RUVDS формата TinySat был запущен 27 июня 2023 года ракетой-носителем «Союз-2.1б» с космодрома «Восточный» и выведен на орбиту из пускового контейнера материнского космического аппарата «СтратоСат ТК-1»
Убедиться в том, что наш космический ЦОД кружит над Землёй, вы можете так же, как и в случае со «Спутником-1» (первым в мире искусственным спутником Земли, запущенным в 1957 году) — поймав его радиосигнал на частоте ...
Принять телеметрию с радиолюбительских спутников не так уж сложно, как кажется. Для этого вам потребуются три составляющие:
- антенна;
- приёмник;
- программное обеспечение.
Антенна
Все спутники космической миссии СтратоСат-ТК-1 вещают в радиолюбительском частотном диапазоне 435-438 МГц (435,87 МГц — СтратоСат-ТК-1, 436,26 — пико-спутники). Для приёма этого диапазона вам понадобится антенна на 70-сантиметровый участок. Для этих целей можно использовать большое количество разных вариантов антенн. Но мы для примера возьмём антенну УДА-ЯГИ с 5 элементами. Этой антенны вполне достаточно для приёма пакетов телеметрии с космических аппаратов. Она относительно проста в изготовлении, в интернете огромное количество инструкций по её изготовлению, да и можно купить готовое решение.
В разделе про антенну будет уместно сказать и о том, куда её направлять. Хотя формально это больше относится к программному обеспечению. Чтобы получить целеуказания, можно воспользоваться такими программами, как GPredict или Orbitron, а можно взять пролёты из той же базы TinyGS.com.
Приёмник
Конечно же, не обойтись и без приёмника. Для этого идеально подходит SDR. На данный момент существует достаточно большой выбор SDR-приёмников. При том что приёмник — одна из важнейших частей всей затеи, не хотелось бы много про него здесь рассказывать, так как только на Хабре по ключевым словам RTL-SDR вы найдёте десяток статей.
В последнее время наиболее интересный по цене/качеству RTL.SDR v3 не поставляется в Россию, и всё же купить его несколько дороже можно на торговых площадках OZON или Авито. Также можно купить радиолюбительские станции «под ключ», вместе с антенной и всем необходимым оборудованием, например, в магазине SpaceJunk.
Есть и ещё один вариант SDR-приёмника, это так называемый виртуальный SDR. Перечень таких станций есть на странице websdr.org.
WebSDR — это программно-определяемый радиоприёмник, подключённый к интернету, позволяющий слушать и настраивать его одновременно многим слушателям. Используя его, вы можете пропустить сразу часть и с антенной, и с приёмником. Просто выбирайте подходящий приёмник с нужным частотным диапазоном. Приём при этом не гарантируется, но попробовать можно не выходя из дома.
Программное обеспечение
Получив сигнал с приёмника, его нужно обработать должным образом. Это самая сложная тема, поэтому тут дадим слово опытным радиолюбителям. На сайте Дмитрия Пашкова (r4uab) очень много информации о том, как принимать телеметрию со спутников. Он же один из участников сети радиолюбительских станций «Эфир».
Расшифровка телеметрии
После того как вы разобрались с декодированием радиосигнала, самое время разобраться, что же вы получили и как это стоит понимать.
Пико-спутники передают телеметрию попеременно в двух модуляциях: Lora и FSK.
Настройки режима LORA: SF 10, CR 5, 436.26 МГц, полоса 250 кГц, пакет по 102 байта.
Настройки режима FSK: 2-fsk, скорость 1.2, 436.26 МГц, полоса 30 кГц, пакет по 62 байта.
Lora как модуляция изначально придумана для интернета вещей и больше приспособлена к передаче коротких сообщений. И вообще, строго говоря, требует отдельного приёмника. Об этом подробно можно почитать на странице GitHub проекта TinyGS.
Поэтому штатно порядок передачи выглядит следующим образом: сначала идёт пакет телеметрии LoRa, после этого передаётся пакет с коротким сообщением в 210 байт, затем — пакет телеметрии в FSK, и уже потом передаётся текущий файл космического сервера. После этого повторяется передача телеметрии в LoRa и так далее.
Формат пакета в модуляции
Формат пакета в модуляции Lora
0) ‘R’ — символ в ASCII кодировке
1) ‘S’ — символ в ASCII кодировке
2) ‘5’ — символ в ASCII кодировке
3) ‘2’ — символ в ASCII кодировке
4) ‘S’ — символ в ASCII кодировке
5) ‘D’ — символ в ASCII кодировке. Для дублирующих пико-спутников ‘F’ и ‘E’. Уникальный идентификатор спутника.
6-9) 4 байта СИСТЕМНОГО ТАЙМЕРА в формате float (самый старший, старший, младший, самый младший).
10-13) 4 байта ОСНОВНОГО НАПРЯЖЕНИЯ в формате float (самый старший, старший, младший, самый младший).
14-17) 4 байта ТЕМПЕРАТУРЫ БЦВМ в формате float (самый старший, старший, младший, самый младший).
18-21) 4 байта УГЛОВОЙ СКОРОСТИ ПО ОСИ Х в формате float (самый старший, старший, младший, самый младший).
22-25) 4 байта УГЛОВОЙ СКОРОСТИ ПО ОСИ Y в формате float (самый старший, старший, младший, самый младший).
26-29) 4 байта УГЛОВОЙ СКОРОСТИ ПО ОСИ Z в формате float (самый старший, старший, младший, самый младший).
30-33) 4 байта МАГНИТНОГО ПОЛЯ ПО ОСИ Х в формате float (самый старший, старший, младший, самый младший).
34-37) 4 байта МАГНИТНОГО ПОЛЯ ПО ОСИ Y в формате float (самый старший, старший, младший, самый младший).
38-41) 4 байта МАГНИТНОГО ПОЛЯ ПО ОСИ Z в формате float (самый старший, старший, младший, самый младший).
42-45) 4 байта МОЩНОСТЬ СОЛНЕЧНОЙ ПАНЕЛИ СТОРОНЫ А в формате float (самый старший, старший, младший, самый младший).
46-49) 4 байта МОЩНОСТЬ СОЛНЕЧНОЙ ПАНЕЛИ СТОРОНЫ Б в формате float (самый старший, старший, младший, самый младший).
50-53) 4 байта МОЩНОСТЬ СОЛНЕЧНОЙ ПАНЕЛИ СТОРОНЫ В в формате float (самый старший, старший, младший, самый младший).
54-57) 4 байта МОЩНОСТЬ СОЛНЕЧНОЙ ПАНЕЛИ СТОРОНЫ Г в формате float (самый старший, старший, младший, самый младший).
58-61) 4 байта МОЩНОСТЬ СОЛНЕЧНОЙ ПАНЕЛИ СТОРОНЫ Д в формате float (самый старший, старший, младший, самый младший).
62-65) 4 байта ДАВЛЕНИЕ в формате float (самый старший, старший, младший, самый младший).
66-69) 4 байта ТОК РАЗРЯДА в формате float (самый старший, старший, младший, самый младший).
70-73) 4 байта ТЕМПЕРАТУРА СОЛНЕЧНОЙ ПАНЕЛИ А в формате float (самый старший, старший, младший, самый младший).
74-77) 4 байта ТЕМПЕРАТУРА СОЛНЕЧНОЙ ПАНЕЛИ Б в формате float (самый старший, старший, младший, самый младший).
78-81) 4 байта ТЕМПЕРАТУРА СОЛНЕЧНОЙ ПАНЕЛИ В в формате float (самый старший, старший, младший, самый младший).
82-85) 4 байта ТЕМПЕРАТУРА СОЛНЕЧНОЙ ПАНЕЛИ Г в формате float (самый старший, старший, младший, самый младший).
86-89) 4 байта ТЕМПЕРАТУРА СОЛНЕЧНОЙ ПАНЕЛИ Д в формате float (самый старший, старший, младший, самый младший).
90-93) 4 байта НАПРЯЖЕНИЕ ЗАРЯДА в формате float (самый старший, старший, младший, самый младший).
94-97) 4 байта СЧЁТЧИК ПЕРЕЗАГРУЗОК в формате float (самый старший, старший, младший, самый младший).
98-101) 4 байта ИНДЕКС ПЕРЕДАЧИ в формате float (самый старший, старший, младший, самый младший).
Формат пакета короткого сообщения LoRa
0) ‘R’ — символ в ASCII кодировке
1) ‘S’ — символ в ASCII кодировке
2) ‘5’ — символ в ASCII кодировке
3) ‘2’ — символ в ASCII кодировке
4) ‘S’ — символ в ASCII кодировке
5) ‘D’ — символ в ASCII кодировке. Для дублирующих пико-спутников ‘F’ и ‘E’. Уникальный идентификатор спутника.
6) Далее — байты данных сообщения
Формат пакета в модуляции FSK
0) ‘R’ — символ в ASCII кодировке
1) ‘S’ — символ в ASCII кодировке
2) ‘5’ — символ в ASCII кодировке
3) ‘2’ — символ в ASCII кодировке
4) ‘S’ — символ в ASCII кодировке
5) ‘D’ — символ в ASCII кодировке. Для дублирующих пико-спутников ‘F’ и ‘E’. Уникальный идентификатор спутника.
6-9) 4 байта СИСТЕМНОГО ТАЙМЕРА в формате float (самый старший, старший, младший, самый младший).
10-13) 4 байта ОСНОВНОГО НАПРЯЖЕНИЯ в формате float (самый старший, старший, младший, самый младший).
14-17) 4 байта ТЕМПЕРАТУРЫ БЦВМ в формате float (самый старший, старший, младший, самый младший).
18-21) 4 байта УГЛОВОЙ СКОРОСТИ ПО ОСИ Х в формате float (самый старший, старший, младший, самый младший).
22-25) 4 байта УГЛОВОЙ СКОРОСТИ ПО ОСИ Y в формате float (самый старший, старший, младший, самый младший).
26-29) 4 байта УГЛОВОЙ СКОРОСТИ ПО ОСИ Z в формате float (самый старший, старший, младший, самый младший).
30-33) 4 байта МАГНИТНОГО ПОЛЯ ПО ОСИ Х в формате float (самый старший, старший, младший, самый младший).
34-37) 4 байта МАГНИТНОГО ПОЛЯ ПО ОСИ Y в формате float (самый старший, старший, младший, самый младший).
38-41) 4 байта МАГНИТНОГО ПОЛЯ ПО ОСИ Z в формате float (самый старший, старший, младший, самый младший).
42-45) 4 байта МОЩНОСТЬ СОЛНЕЧНОЙ ПАНЕЛИ СТОРОНЫ А в формате float (самый старший, старший, младший, самый младший).
46-49) 4 байта МОЩНОСТЬ СОЛНЕЧНОЙ ПАНЕЛИ СТОРОНЫ Б в формате float (самый старший, старший, младший, самый младший).
50-53) 4 байта МОЩНОСТЬ СОЛНЕЧНОЙ ПАНЕЛИ СТОРОНЫ В в формате float (самый старший, старший, младший, самый младший).
54-57) 4 байта МОЩНОСТЬ СОЛНЕЧНОЙ ПАНЕЛИ СТОРОНЫ Г в формате float (самый старший, старший, младший, самый младший).
58-61) 4 байта МОЩНОСТЬ СОЛНЕЧНОЙ ПАНЕЛИ СТОРОНЫ Д в формате float (самый старший, старший, младший, самый младший).
Формат пакета с файлом FSK
0) ‘R’ — символ в ASCII кодировке
1) ‘S’ — символ в ASCII кодировке
2) ‘5’ — символ в ASCII кодировке
3) ‘2’ — символ в ASCII кодировке
4) ‘S’ — символ в ASCII кодировке
5) ‘D’ — символ в ASCII кодировке. Для дублирующих пико-спутников ‘F’ и ‘E’. Уникальный идентификатор спутника.
6) Количество пакетов для передачи.
7) Номер пакета, старший байт
8) Номер пакета, младший байт
9) Далее — байты данных.
Наш космический ЦОД запущен на орбиту вместе с пятью своими коллегами пико-спутниками, которые будут проводить свои собственные космические эксперименты, придуманные школьниками, в рамках программы Фонда содействия инновациям Space-π Подробный рассказ о возникновении идеи, проектировании и разработке нашего спутника вы можете почитать на Хабре:
- Космические системы становятся персональными, а серверы — космическими. Зачем RUVDS свой пико-спутник
- Сложности проектирования своего пико-спутника. Или спутник разработать — не блинов напечь
- В космос на попутке. Как спутник RUVDS попадёт в космос
- Предполётные испытания космического сервера. Спутник «ушёл на золото»
История проекта
RUVDS всегда хотелось быть «всё выше, и выше, и выше» — тянуло в космос, который из дома ощущался чем-то далёким и недоступным. Поэтому сегодня нам даже не верится, что мы оказались в нём. К этой цели мы двигались постепенно, каждый раз забираясь на новые высоты. Всё началось в 2018 году, когда мы запустили сервер на воздушном шаре — получилось круто, но уже тогда захотелось забраться повыше. Поэтому 12 апреля 2019 года мы запустили стратостат, оборудованный сервером, на высоту 22 километра. Высоко? Весьма! Но космос выше небес — поэтому однажды в RUVDS пришли к идее отправки сервера в самый настоящий космос — туда, где мы ещё не бывали.
Первые шаги
Нам повезло встретить единомышленников — компанию «Малые Космические Системы», с которой в 2022 году заключили договор о совместной разработке космического сервера в формате пико-спутника.
Пико-спутник — это компактный аппарат размером 5×5×10 см, построенный на базе платформы TinySat. Подробнее о разных форматах пико-спутников и нашем устройстве мы рассказывали в статье «Космические системы становятся персональными, а серверы — космическими. Зачем RUVDS свой пико-спутник».
Миссия проекта
Спутник RUVDS сможет не только предоставлять услуги хостинга, но также поможет со сбором данных для образовательных и исследовательских целей. Например, для изучения работы серверной аппаратуры в условиях невесомости, высокой радиации и экстремальных температур.
Не обошлось без трудностей
Необычные задачи интересны тем, что в них встречаются необычные проблемы, которые требуют необычных решений. И таких сложностей у нас было множество, однако, мы, кажется, со всем справились и планируем дальше рассказывать об этом. Например, оказалось, что довольно трудно найти солнечные панели такого размера, чтобы их можно было установить на пико-спутник размером 5×5 см. Поэтому читайте статью «Сложности проектирования своего пико-спутника. Или спутник разработать — не блинов напечь». Ещё одной проблемой стало создание пускового контейнера для доставки аппарата на орбиту Земли — об этом мы тоже писали, «В космос на попутке. Как спутник RUVDS попадёт в космос».
Предполётная подготовка
В июне 2023 года наш спутник прошёл все предполётные испытания и отправился на космодром «Восточный». Там он был интегрирован в пусковой контейнер и вместе с космическим аппаратом Метеор № 2–3 готовился к запуску в космос. По традиции мы посвятили отдельную статью на Хабре испытаниям аппарата, а ещё рассказали подробнее о его характеристиках — все подробности можно найти в статье «Предполётные испытания космического сервера. Спутник „ушёл на золото“».
Финишная прямая и запуск
27 июня в 14:34:49 по мск на космодроме «Восточный» был произведён запуск ракеты-носителя «Союз-2.1б». На его борту находился материнский аппарат «СтратоСат-ТК-1», в пусковом контейнере которого был и наш орбитальный сервер, пико-спутник «СтратоСат-ТК-1-Д». На YouTube-канале «Роскосмоса» можно посмотреть трансляцию с запуска. 11 июля в 9:40 пико-спутник RUVDS был выведен из пускового контейнера и отправился в самостоятельное путешествие по орбите.
Нештатная ситуация
При выходе спутника RUVDS из пускового контейнера возникла нештатная ситуация. Это привело к повреждению основного модуля памяти спутника — аппарат не видел полного массива основной памяти. Но система космического аппарата воспроизвела резервную версию HTML-страницы.
Хостинг с орбиты
Увидеть первый в истории сайт, который хостится в первом космическом дата-центре, можно приняв сигнал с пико-спутника. Спутник поддерживает связь с приёмными станциями на Земле и транслирует HTML-код на частоте 436,26 МГц. Подробная иструкция как это сделать — в статье «Космический сервер уже на орбите: как принять с него сигнал».
Первый космический CTF
18 июля RUVDS и Positive Technologies запустили состязания по спортивному хакингу в формате CTF, ключевым элементом которых стал наш спутник-сервер. Войти в курс дела и приступить к решению задач можно в вводном посте мероприятия «Хакните спутник и заработайте 0.1 BTC».
Участие в кибербитве Standoff
21 ноября стартовала кибербитва Standoff 12, одним из элементов которой стал спутник-сервер RUVDS. Аппарат представлял космический сегмент, который предстояло взломать пентестерам. Но по итогам четырех дней кибербитвы ни одной из команд атакующих не удалось найти уязвимостей в спутнике-сервере.
Пресса пишет
о нашем проекте
- В России разработают спутник-сервер размером чуть более спичечного коробка
- Сервер запустят в космос
- Частная компания подписала на МАКС договор на запуск космического сервера в 2022 году
- В России планируют вывести на орбиту спутник-сервер размером со спичечный коробок
- С Восточного запустят спутник-сервер размером чуть больше спичечного коробка
- На Восточном собрали головную часть «Союза» с разгонным блоком и 43 спутниками
- Орбитальный сервер RUVDS готов к запуску
- Спутник-сервер RUVDS прошёл испытания и подготовлен к запуску на орбиту
- Упаковка в пусковой контейнер и интеграция в аппарат «СтратоСат ТК-1»
- Пусковой контейнер со спутником-сервером RUVDS доставлен на орбиту
- Помещающийся на ладони спутник впервые продемонстрировал возможности хостинга с орбиты
- Частный спутник-сервер поможет провести соревнования по хакингу со взломом ИИ
- RUVDS и Positive Technologies запустили соревнования по спортивному хакингу в космосе
- RUVDS и Positive Technologies провели первый в истории CTF в космосе
- Участники кибербитвы Standoff попробуют взломать спутник-сервер RUVDS
- «Если это возможно на полигоне, это возможно и в жизни». Как устроены кибербитвы
- Российский спутник размером со спичечный коробок изучит кибербезопасность
- RUVDS и ветеран игровой индустрии запустили космическую аркаду
-
14:36отделилась первая ступень ракеты
-
14:39отделилась вторая ступень ракеты
-
14:43отделился разгонный блок со спутниками
-
15:33отделился спутник «Метеор-М № 2-3»
-
18:08отделился контейнер с пико-спутником RUVDS «СтратоСат-ТК-1-Д»
-
9:40пико-спутник был выведен из пускового контейнера и отправился в своё самостоятельное путешествие по орбите
-
18:57радиолюбители зафиксировали первый сигнал пико-спутника RUVDS «Стратосат-ТК1-Д»
-
23:02центром управления спутник-сервера получен полный пакет телеметрии с пико-спутника RUVDS «Стратосат-ТК1-Д»
-
13 июля
-
12:48пико-спутник RUVDS впервые в истории продемонстрировал возможность хостинга html-страницы с орбиты Земли
-
18 июля
-
14:00на пико-спутнике стартовал первый в мире космический CTF. Его проводят RUVDS и Positive Technologies.
-
4 октября
-
00:01пико-спутник осуществил трансляцию сигнала с напоминанием землянам о запуске первого в истории космического аппарата в 1957 году
-
31 октября
-
11:00начало отбора участников на кибербитву Standoff, в которой задействован пико-спутник RUVDS
-
30 ноября
-
15:00Завершение Standoff: участникам кибербитвы не удалось взломать космический-аппарат
-
26 декабря
-
10:00RUVDS и геймдизайнер Ричард Грей запустили космическую аркаду, вдохновленную запуском пико-спутника
Спутник RUVDS — первое в истории устройство, предоставляющее хостинг прямо на орбите! И на достигнутом мы останавливаться не собираемся — впереди нас ждут новые горизонты огромной вселенной.
Наш орбитальный ЦОД — это эксперимент для обкатки технологий. Мы пока не продаём «космический хостинг», но вы можете арендовать сервер в любом из 14 наших земных ЦОДов: