Космические технологии для земных проблем: как студентка МАИ помогает спасать краснокнижных животных

Фото: Пресс-служба МАИ / Личный архив

Для студентов кафедры 610 «Управление эксплуатацией ракетно-космических систем» Московского авиационного института основы профессии — это управление жизненным циклом сложнейшей техники: от подготовки к запуску до анализа полётных данных. Но горизонты современного инженера не ограничиваются цехом или командным пунктом. Студентка третьего курса МАИ Екатерина Паята доказала это, запустив исследовательский проект на стыке космических технологий и экологии. Используя открытые спутниковые снимки, она и её команда разрабатывают методику для поиска и учёта краснокнижных моржей в Арктике. В интервью Екатерина рассказала о том, как спутники помогают спасать животных, почему доступ к космическим данным сегодня открыт каждому и что общего у управления ракетой и охраной природы.

Екатерина, как вы оказались в МАИ? Как долго здесь учитесь?

Я учусь уже третий год в институте № 6 «Аэрокосмический». В процессе обучения мы не столько проектируем новые ракеты «с чистого листа», сколько учимся работать с тем, что уже создано, понимать логику сложных систем, управлять ими и поддерживать их работоспособность. Это очень практико-ориентированная область на стыке инженерии, менеджмента и анализа данных.

С чем был связан выбор такого очень конкретного профессионального пути?

Интерес к космосу у меня был всегда. При этом до поступления в вуз я думала заниматься чем-то вроде ядерной физики — фундаментальным. Но потом поняла, что мне важно видеть и чувствовать результат не только в формулах. На моём направлении ракеты и космические аппараты — это не абстракция. Они натуральные, настоящие. Их можно увидеть, потрогать, понять, как каждая их система стыкуется и работает. Именно сочетание серьёзной теоретической базы и работы с реальной техникой меня и подкупило. Осваивать космос — звучит громко, но я верю, что начинается это с досконального изучения здесь, на Земле, всего того, что уже летает на орбите и за её пределами.

Как вы, будучи «ракетчицей», оказались в числе исследователей моржей?

На самом деле, связь прямая — спутники. Однажды на одной из межфакультетских лекций по дистанционному зондированию Земли (ДЗЗ) нам показывали, какие массивы данных сейчас в открытом доступе. Снимки с высоким разрешением, которые обновляются практически в реальном времени. Лектор тогда отметил: «Этим можно не только инфраструктуру мониторить. Вот для экологов, например, — это идеальный инструмент для учёта животных в труднодоступных регионах». В этот момент мне очень захотелось попробовать самой за кем-нибудь последить и сделать из этого исследовательскую работу. Так и зародился мой проект.

Почему именно краснокнижные животные, а не, скажем, отслеживание кораблей или вырубки лесов?

Меня всегда волновала идея, что высокие технологии должны служить чему-то большему, а не только самим себе. Отслеживать корабли или вырубки — критически важно, но этим занимаются крупные операторы и государственные структуры. А вот с животными — иначе. Это хрупкая часть нашего мира, которая страдает от изменений климата и деятельности человека. Я считаю, что животных, особенно тех, чья популяция под угрозой, нужно стараться охранять и изучать максимально ненавязчивыми методами. А чтобы охранять — их нужно «видеть», понимать их миграции, места залёжек. Спутник даёт такую возможность без физического вторжения в их среду. Это гуманно, дёшево и эффективно. В каком-то смысле, это тоже инженерная задача — создать методику поиска «цели» (животного) в огромном массиве «шумных» данных (снимков).

Есть ли у вас наставник, который помогает реализовать проект? Как долго вы с ним работаете и в чём заключается помощь?

Да, конечно. Это тот самый лектор, который и рассказал о возможностях спутников, — доцент кафедры 610 МАИ Алексей Анатольевич Кучейко. Мы работаем вместе уже около трёх месяцев — с тех пор как проект из идеи стал превращаться в конкретный учебный зачёт. Он — мой научный руководитель. Помогает, во-первых, с методикой обработки данных: рассказывает, как правильно ставить исследовательскую задачу, какие алгоритмы анализа снимков применять, как верифицировать информацию, чтобы не принять группу камней за лежбище. Во-вторых, он нашёл контакты экологов из профильного НИИ, с которыми мы теперь сверяемся. Для меня он — проводник из мира инженерии космических систем в мир их практического, «земного» применения.

Кто, кроме вас, участвует в проекте? Привлекаете ли вы специалистов со стороны?

Пока проект — это, в основном, моя инициатива. Но у нас есть небольшая рабочая группа из трёх человек. Я занимаюсь общей координацией, анализом и методической частью. Со мной работает одногруппник, который гораздо сильнее меня в программировании — он пишет скрипты для автоматической обработки и первичного отбора спутниковых снимков. И ещё к нам присоединилась девушка с кафедры робототехники — она помогает с визуализацией данных, делает интерактивные карты, чтобы результаты были наглядными. Со стороны нам действительно помогают специалисты-экологи. Они выступают как эксперты: дают нам «контрольные» точки — известные, подтверждённые места залёжек моржей, с которыми мы можем сверять и «обучать» наши алгоритмы поиска. Пока о формальном сотрудничестве с компаниями речи нет, это чисто исследовательская учебная работа, но с очень прикладным потенциалом.

Какая конечная цель у проекта? И как этот опыт может помочь вам, будущему инженеру-эксплуатационнику?

Цель простая, но амбициозная: показать, что заниматься современной прикладной наукой сегодня можно, имея лишь компьютер, интернет и желание. Не нужно быть в Арктике или иметь сверхсекретный доступ к данным. Есть открытые спутниковые архивы — бери и работай. Мы хотим создать понятную методичку или даже небольшой открытый онлайн-модуль для студентов и школьников, как это делать. А для меня лично — это бесценный опыт работы с большими данными и сложными системами. Управление космическим аппаратом — это тоже постоянный поток телеметрии, поиск в нём аномалий, прогнозирование состояния систем, принятие решений на основе неполной информации. Здесь, в проекте с моржами, ровно та же логика: есть «сырые» данные (снимки), нужно выделить полезный сигнал, отфильтровать шум, проанализировать и сделать обоснованный вывод. Это отличная тренировка системного инженерного мышления.

В каких ещё интересных проектах вы участвовали? Чем увлекаетесь, кроме учёбы и науки?

В свободное время я, как и многие, наверное, очень люблю компьютерные игры. Причём не просто играть, а анализировать их дизайн, геймплейные механики, то, как устроены виртуальные миры. Иногда ловлю себя на мысли, что создание продуманного, отзывчивого игрового интерфейса и проектирование интерфейса управления сложной инженерной системой имеют много общего — и там, и там нужно предугадывать действия пользователя (или оператора) и делать систему интуитивной, надёжной и эффективной.

Есть ли уже какие-то достижения или награды, связанные с вашей основной учёбой или проектами?

Пока моё главное достижение — это сам проект и тот профессиональный интерес, который он вызвал у экологов. Это лучшая оценка моей работы. Мы с командой активно готовимся представить наши наработки на студенческой научно-технической конференции в конце семестра.

Как думаете, ваша будущая работа будь хоть как-то связана с проектами, подобными вкладу в спасение краснокнижных животных? Какие планы строите?

План-максимум — реализовать мечту. Я бы очень хотела когда-нибудь организовать своё инженерное бюро или даже небольшую частную компанию, которая занималась бы узкой, но критически важной задачей в космической отрасли — например, разработкой специализированного ПО для анализа данных с космических аппаратов или сервисом по оперативному мониторингу с использованием ДЗЗ. План-минимум, который меня тоже полностью устраивает и к которому я целенаправленно иду — это работа инженером на одном из предприятий ракетно-космической отрасли, где я могла бы применить свои знания по эксплуатации сложных систем. А проект с моржами... Он, возможно, так и останется моим серьёзным хобби на стыке профессии и социальной ответственности. Ведь по сути мы осваиваем космос и развиваем технологии для того, чтобы жизнь на Земле, включая всех её обитателей, была лучше.