Maxime Matyoushine (TsOuP): un jumeau numérique pour contrôler les satellites

Le chef du Centre de contrôle de mission (TsOuP) du TsNIIMash (qui fait partie de la société d'État Roscosmos), Maxime Matyoushine, a accordé une interview à Izvestia  sur les nouvelles approches de contrôle des engins spatiaux basées sur les technologies de jumeaux numériques et l'intelligence artificielle, ainsi que sur la nécessité d'élaborer des règles pour le mouvement orbital. 

L'intelligence artificielle contrôlera les satellites avec les humains

- Maxim Mikhailovich, le nombre et la variété des engins spatiaux et des systèmes ont augmenté comme une avalanche ces dernières années. Qu'est-ce qui a changé pour les systèmes de contrôle de vol spatial ?

- Le rythme de développement de la technologie spatiale mondiale par rapport aux normes historiques a toujours été assez élevé, c'est peut-être pourquoi d'énormes changements dans l'apparence et le contenu des systèmes spatiaux se produisent presque imperceptiblement pour un observateur extérieur. La possibilité de déployer des systèmes satellitaires constitués de centaines voire de milliers d'engins spatiaux est déjà une réalité. Et la réalité actuelle nécessite un développement sérieux des systèmes de contrôle de vol spatial. Si dans le passé le contrôle pouvait être simplement appelé contrôle ponctuel, fonctionnant sur le principe de "système de contrôle - objet de contrôle", où l'objet de contrôle était un engin spatial et une augmentation du nombre d'engins spatiaux était simplement compensée par la création d'un nouveau contrôle secteur, composé d'une salle de contrôle, de systèmes informatiques, de communications et d'autres choses

Quels sont les nouveaux principes ?

- L'idéologie de la construction d'un système doit d'abord supposer sa capacité à s'auto-adapter par rapport aux conditions extérieures. De là suivent les principes du système. Le premier est la capacité à s'adapter pour contrôler des engins spatiaux hétérogènes, le second est la capacité à optimiser l'utilisation des ressources disponibles en les redistribuant, et le troisième est la capacité à réaliser les deux premiers rapidement et efficacement.

Il convient de noter qu'il ne faut pas confondre l'idéologie et les principes de gestion ci-dessus avec l'intelligence artificielle. Dans ce cas, le système de gestion consiste à assister une personne et à réduire le niveau de charge de travail d'une personne dans le cadre de la mise en œuvre du processus de gestion lui-même. La prise de décision dans tous les cas appartient à la personne.

Ce concept a été utilisé dans le développement d'un projet de conception du TsOuP de base de la société d'État Roscosmos, réalisé par des employés de l'Institut central de recherche en génie mécanique (TsNIIMash) en collaboration avec des employés d'entreprises leaders du secteur. La conception préliminaire a passé avec succès la défense à l'Agence spatiale fédérale en 2015, et à l'heure actuelle, l'organisme de contrôle central - la base TsOuP de la société d'État Roscosmos - est censé être construit en tenant compte de l'idéologie des écosystèmes numériques et des principes ci-dessus.

- Qu'est-ce qui a déjà été fait ?

- Pour commencer, il convient de noter qu'à cette époque, il n'y avait pas d'expérience holistique dans la gestion de groupes de systèmes spatiaux, combinant plusieurs engins spatiaux volant de manière autonome sur un long intervalle de temps, dans le segment civil de l'espace russe à cette époque. Bien sûr, la technologie de contrôle du segment russe de l'ISS a été mise en œuvre, mais la durée de la phase de vol autonome des engins spatiaux Soyouz et Progress est très limitée, et les modules ISS RS peuvent être considérés comme autonomes avec des réserves importantes.

Par conséquent, parallèlement à la création d'un projet de conception de la base TsOuP "Roskosmos", ainsi que des dispositions théoriques, il y a eu le développement de méthodes pratiques pour la technologie de contrôle de groupes de systèmes spatiaux. Grâce à la création et au développement continu de cette technologie, il est devenu possible d'utiliser avec succès de nouveaux systèmes spatiaux aux fins prévues: le système de relais spatial multifonctionnel Louch, le système spatial Resours-P pour la télédétection de la Terre, le système spatial Kanopus-V système de surveillance opérationnelle de la surface terrestre, système spatial hydrométéorologique géostationnaire "Electro". Autrement dit, nous pouvons dire que les résultats de l'étude théorique ont abouti à la réussite de la première phase de la création de la base TsOuP de la société d'État Roscosmos et de la technologie de gestion d'un groupe de systèmes spatiaux,

Dans le même temps, l'objectif principal de cette étape de travail est la création d'une plate-forme de base numérique universelle en tant qu'élément principal de l'écosystème des commandes de vol numériques. En juin 2022, cela a été mis en œuvre conjointement avec la coopération des principales entreprises de la société d'État Roscosmos et de l'Académie russe des sciences (RAS).

— Quelles technologies sont utilisées dans ce projet ?

- Si nous parlons de technologies uniques, nous pouvons citer à titre d'exemple la création d'un espace d'information balistique virtuel unique conçu pour afficher la situation opérationnelle actuelle de l'espace. Il s'agit en fait d'un jumeau numérique de l'espace, dans lequel s'effectuent les opérations courantes de contrôle de vol d'engins spatiaux hétérogènes. Cet espace permet de simuler le mouvement sur différentes orbites, de planifier et de mettre en œuvre des opérations avec un appareil dans le cadre d'un groupe entier, en tenant compte de la présence de débris spatiaux.

Nous avons créé de nouvelles technologies pour gérer le flux d'informations que les satellites échangent avec le système de contrôle de vol. Par exemple, les technologies de support télémétrique qui vous permettent de combiner des informations sur les engins spatiaux reçues de diverses sources dans un seul environnement. Cela garantit l'obtention d'une fiabilité maximale des données sur l'état des systèmes embarqués de divers satellites. Des technologies ont été créées qui permettent de fournir aux installations du réseau local un accès aux canaux de communication via des outils de sécurité russes. Des solutions intégrées pour la visioconférence, la téléphonie IP et les communications téléphoniques ont été mises en œuvre.

- Quels objets dans l'espace peuvent être contrôlés par le TsOuP ?

- TsOuP est capable de contrôler presque tous les types d'engins spatiaux, allant des plus petits avec une masse allant jusqu'à 100 kg et un volume ne dépassant pas 1 mètre cube et se terminant par le segment russe de la Station spatiale internationale avec une masse de plus de 70 tonnes et un volume d'environ 265 mètres cubes.

- Le TsOuP gérera-t-il des engins spatiaux privés dont le nombre ne cesse de croître ?

- Comme je l'ai dit plus haut, techniquement, le TsOuP peut contrôler n'importe quel engin spatial et, dans ses activités quotidiennes, reçoit et utilise des informations sur tous les objets en orbite proche de la Terre, mais à l'heure actuelle, le contrôle n'est effectué que pour des engins spatiaux faisant partie du groupe orbital de la société d'État "Roscosmos".

Principes d'organisation du contrôle du trafic spatial

— Comment le travail des spécialistes du TsOuP va-t-il évoluer ?

- Ils auront moins de routine car le système de contrôle prendra le relais. En général, le cerveau humain perçoit et traite les informations assez rapidement, mais c'est précisément à cause de la présence du facteur humain - la capacité d'être distrait, retardé par une réponse, de demander à nouveau - il y a un délai entre la réception et le traitement des informations et la prise d'une décision. Un système de contrôle intelligent effectuera les procédures de traitement de données nécessaires beaucoup plus rapidement et offrira à un spécialiste un ensemble de solutions prêtes à l'emploi, une personne n'aura qu'à choisir la bonne.

— Quelles perspectives voyez-vous pour le développement de nouvelles approches du contrôle des vols spatiaux ?

- Au début du 20e siècle, à l'aube de l'aviation, il n'y avait pas de problèmes de réglementation du mouvement des aéronefs, la nécessité de prévenir les urgences liées aux collisions dans les airs. Mais déjà dans les années 1920-1930 en Grande-Bretagne, aux États-Unis et en URSS, en lien avec la croissance explosive du nombre d'avions, ils ont commencé à créer des services de contrôle du trafic aérien, à développer une idéologie, des méthodes et des principes de travail.

La situation est similaire maintenant dans l'espace extra-atmosphérique. Le nombre actuel d'engins spatiaux nécessite d'ailleurs d'organiser le processus de leur mouvement sur la base de principes et de règles communs à tous les participants. Pour en revenir aux analogies avec l'aviation, en conséquence, disons, un système international apparaîtra, qui est un système national de contrôle du trafic spatial, uni dans un réseau international commun. Les installations créées de la base TsOuP pourraient bien être la première approximation de la création d'un système national de contrôle du trafic spatial.

Interviewé par Olga Kolentsova, Izvestia.  

Source: Roscosmos; Crédit photographique: TsOuP/TsNIIMash/Roscosmos