Статьи

KVM2USB: 6 лет ра­бо­ты в кос­мо­се

Пор­та­тив­ное устрой­ство KVM2USB было пер­во­на­чаль­но раз­ра­бо­та­но ком­па­ни­ей «Эпи­фан видео» для про­фес­си­о­наль­ных AV и IT-при­ло­же­ний, а те­перь успеш­но ис­поль­зу­ет­ся на борту Меж­ду­на­род­ной кос­ми­че­ской стан­ции (МКС). На­при­мер, в рам­ках сов­мест­но­го экс­пе­ри­мен­та Ро­с­ко­мо­са и Ев­ро­пей­ско­го кос­ми­че­ско­го агент­ства «Плаз­мен­ный кри­сталл».

Плаз­мен­ный кри­сталл

В ходе изу­че­ния чет­вёр­то­го со­сто­я­ния ве­ще­ства – плаз­мы – неожи­дан­но вы­яс­ни­лось, что по­ме­щён­ные в иони­зи­ро­ван­ную плаз­му пы­ле­вые ча­сти­цы вы­стра­и­ва­ют­ся в трёх­мер­ную кри­стал­ли­че­скую ре­шёт­ку. Од­на­ко изу­чать это яв­ле­ние на Земле прак­ти­че­ски невоз­мож­но – ме­ша­ет гра­ви­та­ция, «сплю­щи­ва­ю­щая» кри­стал­ли­че­ские струк­ту­ры и пре­вра­ща­ю­щая их в ис­ка­жён­ные дву­мер­ные.

Учё­ные из Объ­еди­нён­но­го ин­сти­ту­та вы­со­ких тем­пе­ра­тур Рос­сий­ской ака­де­мии наук и Гер­ман­ско­го кос­ми­че­ско­го агент­ства раз­ра­бо­та­ли уста­нов­ку «Плаз­мен­ный кри­сталл – 4» (Plasma Kristall – 4) для изу­че­ния этого яв­ле­ния в усло­ви­ях неве­со­мо­сти на борту Меж­ду­на­род­ной кос­ми­че­ской стан­ции (МКС). В ней мик­ро­ско­пи­че­ские ча­сти­цы диа­мет­ром несколь­ко мик­рон вво­дят­ся в нео­но­вую или ар­го­но­вую плаз­му в га­зо­раз­ряд­ной труб­ке, где фор­ми­ру­ют раз­лич­ные трёх­мер­ные струк­ту­ры, ко­то­рые сни­ма­ют циф­ро­вой ка­ме­рой и пе­ре­да­ют на Землю для изу­че­ния.

На­уч­ная уста­нов­ка «Плаз­мен­ный кри­сталл – 4».

Это поз­во­ля­ет изу­чать про­цес­сы, про­ис­хо­дя­щие в про­то­звёз­дах, про­то­пла­не­тар­ных коль­цах и дру­гих кос­ми­че­ских объ­ек­тах. А ещё по­ни­ма­ние того, что пред­став­ля­ет собой кри­стал­ли­че­ская струк­ту­ра плаз­мы, может при­не­сти и боль­шую прак­ти­че­скую поль­зу: в част­но­сти, по­мочь в со­зда­нии новых ком­пакт­ных энер­ге­ти­че­ских ба­та­рей и ла­зе­ров и раз­ра­бо­тать тех­но­ло­гию вы­ра­щи­ва­ния ал­ма­зов в усло­ви­ях мик­ро­гра­ви­та­ции. Также эти дан­ные важны для раз­ви­тия но­во­го на­прав­ле­ния – плаз­мен­ной ме­ди­ци­ны, с по­мо­щью ко­то­рой можно ини­ци­и­ро­вать, сти­му­ли­ро­вать и кон­тро­ли­ро­вать слож­ные био­хи­ми­че­ские про­цес­сы в живых си­сте­мах.

Про­бле­ма связи

В 2014 году уста­нов­ка «Плаз­мен­ный кри­сталл – 4» была до­став­ле­на на МКС и на­ча­ла ра­бо­ту. Но пол­но­стью управ­лять ей ди­стан­ци­он­но с Земли – вы­би­рать па­ра­мет­ры (дав­ле­ние, поток газа, на­пря­же­ние плаз­мы и т. д), а также по­лу­чать изоб­ра­же­ния в ре­жи­ме ре­аль­но­го вре­ме­ни – очень неудоб­но. За­держ­ки по вре­ме­ни, свя­зан­ные с от­прав­кой и при­ё­мом сиг­на­лов с МКС через спут­ни­ки-ре­транс­ля­то­ры, а также недо­ста­точ­ная по­ло­са про­пус­ка­ния, силь­но за­труд­ня­ют на­хо­дя­щим­ся на Земле учё­ным по­лу­чать изоб­ра­же­ния об­ла­ка ча­стиц в тре­бу­е­мом ка­че­стве.

По­это­му необ­хо­ди­мо было найти спо­соб, чтобы уста­нов­кой прямо на месте мог управ­лять член эки­па­жа МКС. Из-за от­сут­ствия у уста­нов­ки «Плаз­мен­ный кри­сталл – 4» соб­ствен­ных си­стем ввода-вы­во­да, по­тре­бо­ва­лось нестан­дарт­ное ре­ше­ние. Этим ре­ше­ни­ем стало устрой­ство KVM2USB ком­па­нии «Эпи­фан видео».

Ре­ше­ние: KVM2USB

KVM2USB пред­на­зна­чен для упро­ще­ния ра­бо­ты с ком­пью­тер­ны­ми си­сте­ма­ми, не име­ю­щи­ми штат­ных устройств ввода-вы­во­да. До­ста­точ­но с по­мо­щью спе­ци­аль­но ка­бе­ля про­сто под­клю­чить через это устрой­ство обыч­ный но­ут­бук, и он за­ме­ня­ет от­сут­ству­ю­щие у си­сте­мы кла­ви­а­ту­ру, мышь и мо­ни­тор.

В слу­чае уста­нов­ки «Плаз­мен­ный кри­сталл – 4», KVM2USB поз­во­ля­ет эки­па­жу на стан­ции в ре­аль­ном вре­ме­ни ви­деть воз­ни­ка­ю­щее в уста­нов­ке об­ла­ко ча­стиц и управ­лять его па­ра­мет­ра­ми под ру­ко­вод­ством учё­ных из на­зем­ной ла­бо­ра­то­рии, а также вести за­пись и об­ра­бот­ку вы­со­ко­ка­че­ствен­ных изоб­ра­же­ний с ка­ме­ры устрой­ства для по­сле­ду­ю­щей от­прав­ки на Землю.  Кроме того, KVM2USB пред­став­ля­ет воз­мож­ность об­слу­жи­ва­ния и на­строй­ки на­уч­ной уста­нов­ки.

Кос­ми­че­ская на­дёж­ность

Пре­жде чем устрой­ство KVM2USB по­па­ло на Меж­ду­на­род­ную кос­ми­че­скую стан­цию, оно про­шло стро­гие ис­пы­та­ния по мно­же­ству ха­рак­те­ри­стик, вклю­чая на­дёж­ность, энер­го­по­треб­ле­ние и тем­пе­ра­тур­ный режим. Обыч­ный се­рий­ный KVM2USB от­лич­но про­шёл все эти ис­пы­та­ния и 29 ок­тяб­ря 2014 года был до­став­лен на МКС на борту гру­зо­во­го ко­раб­ля «Про­гресс 57П», стар­то­вав­ше­го с кос­мо­дро­ма Бай­ко­нур.

Ко­ман­дир экс­пе­ди­ции на МКС Ана­то­лий Ива­ни­шин уста­нав­ли­ва­ет устрой­ство KVM2USB, на борту МКС для тре­тьей серии экс­пе­ри­мен­тов «Плаз­мен­ный кри­сталл – 4» с 10 по 13 ок­тяб­ря 2016 г.

Уже 8 де­каб­ря 2014 года KVM2USB был успеш­но ис­поль­зо­ван для на­строй­ки и ак­ти­ва­ции уста­нов­ки «Плаз­мен­ный кри­сталл – 4». Пер­вые на­уч­ные экс­пе­ри­мен­ты на уста­нов­ке при по­мо­щи KVM2USB были про­ве­де­ны 15 июня 2015 года.

KVM2USB в дей­ствии

С тех пор KVM2USB ис­поль­зо­вал­ся в мно­го­чис­лен­ных се­ри­ях на­уч­ных экс­пе­ри­мен­тов на уста­нов­ке «Плаз­мен­ный кри­сталл – 4». 13 июля 2018 г. на этой уста­нов­ке было про­из­ве­де­но об­нов­ле­ние ап­па­рат­но­го и про­грамм­но­го обес­пе­че­ния для рас­ши­ре­ния её на­уч­ных воз­мож­но­стей. Для на­строй­ки до­став­лен­но­го с Земли до­пол­ни­тель­но­го обо­ру­до­ва­ния опять по­тре­бо­ва­лась по­мощь KVM2USB, и устрой­ство, как обыч­но, пре­крас­но спра­ви­лось с этой за­да­чей.

Кос­мо­навт Олег Но­виц­кий со­би­ра­ет­ся под­клю­чить KVM2USB к но­ут­бу­ку с про­грамм­ным обес­пе­че­ни­ем для об­ра­бот­ки изоб­ра­же­ний во время чет­вер­той серии экс­пе­ри­мен­тов «Плаз­мен­ный кри­сталл – 4», 13 фев­ра­ля 2017 г.

Од­на­ко ис­поль­зо­ва­ние KVM2USB на МКС не огра­ни­чи­ва­ет­ся лишь ра­бо­той с уста­нов­кой «Плаз­мен­ный кри­сталл – 4». В про­цес­се экс­плу­а­та­ции вы­яс­ни­лось, что его удоб­но ис­поль­зо­вать и с дру­ги­ми ком­пью­тер­ны­ми си­сте­ма­ми МКС, не име­ю­щи­ми штат­ных си­стем ввода-вы­во­да, а также для за­хва­та и за­пи­си ви­део­сиг­на­ла как с этих устройств, так и с циф­ро­вых фото- и ви­део­ка­мер. По­это­му в пе­ре­ры­вах между экс­пе­ри­мен­та­ми на уста­нов­ке «Плаз­мен­ный кри­сталл – 4» KVM2USB ис­поль­зу­ет­ся и для мно­гих дру­гих задач.

Кос­мо­навт Алек­сандр Сквор­цов ис­поль­зу­ет но­ут­бук для съём­ки изоб­ра­же­ний с по­мо­щью KVM2USB (при­креп­лён к стене) во время вось­мой серии экс­пе­ри­мен­тов на уста­нов­ке «Плаз­мен­ный кри­сталл – 4», 11 но­яб­ря 2019 года.

6 лет – полёт нор­маль­ный!

Уже почти шесть лет KVM2USB успеш­но ра­бо­та­ет на Меж­ду­на­род­ной кос­ми­че­ской стан­ции, а ком­па­ния «Эпи­фан видео» про­дол­жа­ет тесно со­труд­ни­чать с та­ки­ми ор­га­ни­за­ци­я­ми, как аме­ри­кан­ское На­ци­о­наль­ное агент­ство по аэро­нав­ти­ке и ис­сле­до­ва­нию кос­мо­са (NASA), Ев­ро­пей­ским кос­ми­че­ским агент­ством (ESA) и Рос­сий­ским кос­ми­че­ским агент­ством, предо­став­ляя обо­ру­до­ва­ние с непре­взой­дён­ной на­дёж­но­стью, про­ве­рен­ное экс­плу­а­та­ци­ей как в самых экс­тре­маль­ных усло­ви­ях на Земле, так и в кос­мо­се.