Experti z FEL ČVUT spolupracují na projektu „České cesty do vesmíru“. Přispějí přístrojem pro věrnou simulaci komunikace s posádkou i vylepšením palubního systému

Vědci z Fakulty elektrotechnické ČVUT (FEL ČVUT) se zapojili do národního projektu Česká cesta do vesmíru, který má posílit zapojení Česka do globálních vesmírných aktivit a podpořit tuzemskou vědu a průmysl v oblasti kosmických technologií. Za FEL ČVUT spolupracují vědci a studenti z katedry telekomunikační techniky, z katedry počítačové grafiky a interakce a z katedry fyziky. FEL se také podílí na akci, která vypukne 6. září v Little Moon City (LMCP) na ČVUT v Dejvicích – simulované misi na Měsíc PROMISE s majorem Alešem Svobodou, bojovým pilotem a záložním astronautem Evropské kosmické agentury. 

Mise PROMISE se uskuteční v tréninkovém centru LMCP tvořeném hlubinným habitatem Hydronaut H03 Deep Lab, řídicím centrem Mission Control Center a prostorem pro simulaci extravehikulárních aktivit (EVA Area). Právě s projektem Hydronaut pojí zmíněné týmy z FEL úzká spolupráce. Program simulované mise bude mít vědeckou a popularizační část.

Během vědecké části mise stráví posádka, jíž tvoří Aleš Svoboda, konstruktér Matyáš Šanda a odborník na hyperbarickou medicínu dr. Miroslav Rozložník, 48 hodin v izolaci v habitatu Hydronaut. V rámci simulace letu na Měsíc dojde na různé vědecké experimenty i izolovaný výstup na „měsíční povrch“ s pomocí virtuální reality, kde posádka „nasbírá“ geologické vzorky.

V popularizační části, tvořené rozhovory a prezentacemi zapojených institucí a firem, za FEL vystoupí v neděli 8. září od 15:30 dr. Zbyněk Kocur z katedry telekomunikační techniky. Popularizační část bude vysílána na sociálních sítích.

Právě tým dr. Kocura poskytl projektu Hydronaut své zařízení E-Shaper a upravil jej pro ovlivňování komunikačního kanálu mezi posádkou a „pozemskou“ řídicí stanicí. „Díky zařízení E-Shaper jsme schopni v horizontu hodin a dnů vytvořit scénář, ve kterém budeme postupně prodlužovat zpoždění a měnit spolehlivost komunikace a tím emulovat (napodobovat) podmínky při cestě na Měsíc, či jiné vesmírné misi. Aktéři projektu si tak otestují, že užívané systémy za těchto podmínek fungují, vyzkouší si ale i zpožděnou či zkreslenou komunikaci mezi lidmi v habitatu a řídícím střediskem,“ popsal dr. Kocur. „Úprava našeho zařízení byla nutná ve dvou směrech. Jednak samotné hodnoty zpoždění bylo nutno zvýšit z hodnot běžných na Zemi, což jsou maximálně stovky milisekund, na řádově sekundy až desítky sekund. Pro vzdálenější mise však může jít až o minuty a více. Dále bylo důležité umožnit zadat dynamický scénář, podle něhož se zpoždění mění, což odpovídá trajektorii mise,“ vysvětlil doc. Jiří Vodrážka, vedoucí katedry telekomunikační techniky FEL.

Dr. Kocur podotkl, že „ladění“ E-Shaperu, zařízení původně určeného na emulaci standardních komunikačních sítí, stále pokračuje. „Náš diplomant Filip Cendelín právě pracuje na integračních scénářích přesně situovaných do oblasti vesmírných misí,” vysvětlil. “Máme základní skupiny scénářů, které jsou pro let na Měsíc a zpět. Filip Cendelín vyvíjí ještě speciální rozšíření pro to, aby správně fungoval přenos hlasu a signalizace pro interakci s posádkou,“ doplnil expert.

E-Shaper je jednou z částí univerzálního systému F-LAB pro testování komunikačních sítí a IT řešení vyvíjených na FEL ČVUT. „Na počátku vývoje celého systému byl tester datové komunikace nazvaný F-Tester, se kterým jsme dosáhli několika komerčních úspěchů. Jeho verzi pro měření různých mobilních sítí za jízdy (tzv. drive testy) používá Český telekomunikační úřad pro ověřování pokrytí a datové propustnosti operátorů v ČR. Za toto řešení obdržel vývojový tým i cenu rektora ČVUT za aplikaci výsledků vědecké, výzkumné, inovační a tvůrčí práce,“ připomněl doc. Vodrážka.

Jak lépe pracovat s řídicím systémem? 
Během letošního léta se do projektu ve spolupráci s Hydronautem zapojili i experti z katedry počítačové grafiky a interakce FEL. Tým pod vedením docenta Zdeňka Míkovce se pustí do vylepšení palubního systému Common Tongue, který je používán pro logistické operace v průmyslové praxi, a právě simulace kosmických misí. „Jde o systém, který umožňuje plánovat a ovládat různé události v čase. To mohou být jak úkoly, tak zdroje – lidské, ale i technické či materiální, například správa a řízení spotřeby materiálu při provádění experimentů,“ uvedl doc. Míkovec.

Podle doc. Míkovce je příprava vizualizace informací a dat pro posádku, která je neustále pod psychickým tlakem, zajímavou výzvou. K dalším potřebám projektu pak patří i efektivní předávání práce mezi různými aktéry, průběžné plnění úkolů, ale i změny původních plánů. „Musejí být schopni rychle plán změnit, a přitom stále udržovat maximální efektivitu celého procesu,“ podotkl expert. „A tento systém máme teď právě my za úkol optimalizovat, vylepšovat a vedle toho navrhujeme nové způsoby vizualizace a interakce,“ konstatoval s tím, že platí dvě hlavní zásady – aby vše bylo maximálně spolehlivé a bezpečné. „To znamená snížit maximálně množství chyb, které by mohly nastat během interakce – přehlédnutí, špatné pochopení příkazů. Současně je nutné, aby vše bylo maximálně efektivní. Protože jde o poměrně drahé mise. Každá neefektivita se dramaticky projeví v ceně nebo dokonce nesplnění vytyčeného cíle,“ uvedl vědec.

Podle doc. Míkovce tým čeká zhruba roční spolupráce. „První výsledky budou už během letošního podzimu, kdy provedeme analýzu funkce celého systému. V současnosti už jeden ze studentů, Adam Loucký, se systémem tzv. plní misi a zkoumá ho. Začneme také s uživatelským výzkumem mezi všemi zapojenými hráči. A v průběhu zimního semestru vznikne první návrh, jak by vylepšený systém mohl vypadat,“ plánuje doc. Míkovec. Letní semestr podle jeho slov bude v duchu intenzivního testování a výroby prototypů nového rozhraní systému Common Tongue – v laboratorních podmínkách i samotných misích. „A postupně vše doladíme tak, abychom mohli výsledky jednoduše vpravit do existujícího systému,“ zakončil doc. Míkovec.

Záložní systém monitorování životních podmínek
Dr. Ladislav Sieger z katedry fyziky nabídl týmu Hydronaut své zkušenosti se stavbou kritických systémů. Jeho studenti a doktorandi se podíleli na stavbě družice VZLUSAT1, která na oběžné dráze pracovala šest let. Nyní se zabývá vývojem ad hoc sítě vzájemně komunikujicích dataloggerů, které jsou schopny monitorovat životní podmínky astronautů na misích. Hydronaut již vlastní systém sledování životních podmínek v habitatu používá. Je součástí IT systému stanice. „Zkušenost ukazuje, že je vždy rozumné mít systém záložní, který je nezávislý na systému stanice. Letos byla obhájena bakalářská práce, která se sítí dataloggerů zabývá. Dalším krokem bude myšlenku rozšířit pro konkrétní požadavky misí pro potřeby Hydronautu,“ shrnul dr. Sieger.

Zdroj a foto: ČVUT