Первый ЦОД в Арктике!

Тема Арктики как никогда актуальна. В рамках нашего проекта мы проведём эксперимент с размещением сервера в экстремальных условиях. Полученные сведения помогут сделать выводы о работе оборудования в жёсткой природной среде и выступить с инициативами по доработке используемых механизмов обеспечения связи. Сервер будет поддерживать связь с нашим космическим аппаратом, передавая через него актуальную телеметрию.

Никита Цаплин, генеральный директор компании RUVDS

О проекте

В прошлом году мы вывели на орбиту собственный спутник, продемонстрировав всему миру возможности хостинга прямо из космоса. Теперь мы идём дальше и размещаем ЦОД прямо в Арктике, а точнее — на дрейфующей льдине рядом с Северным полюсом. Арктический дата-центр поддерживает связь со спутником, через него передавая телеметрию.

Ключевые этапы реализации проекта:

27 июня 2023 г.

На космодроме «Восточный» был произведён запуск ракеты-носителя «Союз-2.1б», на борту которой находился космический аппарат RUVDS — STRATOSAT-TK1-E.
13 июля 2023 г.

Спутник RUVDS впервые продемонстрировал возможности хостинга с орбиты, воспроизведя HTML-страницу.
12 апреля 2024 г.

Серверное оборудование сброшено с борта Ил-76 над Северным полюсом и доставлено на территорию ледового лагеря «Барнео» на дрейфующей льдине. С этого же самолета администратор RUVDS осуществил прыжок в составе группы во главе c Героем России, лётчиком-космонавтом Михаилом Корниенко, а также пилотом-инструктором Александром Лынником.

Фото Дениса Ефремова
14 апреля 2024 г.

Арктический ЦОД настроен и подключен к электропитанию лагеря.
14 апреля 2024 г.

Дата-центр RUVDS впервые подключился к спутнику.
15 апреля 2024 г.

Эксперимент завершен. Произведена экстренная эвакуация лагеря, его персонала и ЦОД в связи с трещиной на льдине.
25 апреля 2024 г.

Оглашены победители конкурса по определению координат арктического дата-центра.

Устройство ЦОДа

Работа в Арктике — суровый тест для любого оборудования, и в выборе «железа» мы ориентировались не только на его мобильность, но и на надежность. Именно поэтому компактный арктический ЦОД RUVDS развернут на базе защищенного оборудования Dell, созданного специально для работы в экстремальных условиях. Другое оборудование просто не пережило бы сброс с самолёта.

Энергию для работы всей системы вырабатывают дизель-генераторы, расположенные на территории ледового лагеря. ЦОД поддерживает связь со спутником, а спутник — передает информацию на «большую землю».

Для передачи данных предусмотрено сразу два канала:

Основной

с использованием нашего аппарата, STRATOSAT-TK1-E
Резервный

через спутники системы Iridium

Миссия

Это научный проект, и наша миссия — оценить возможности по установке стабильного и надежного канала связи, передавая информацию прямо с Северного полюса. Арктика позволяет проводить это исследование в технологическом вакууме, без опасений, что нам будут мешать сторонние сигналы. А ещё есть шанс «попасть» на северное сияние: как это отразится на работе системы пока неизвестно, но мы готовы к любым испытаниям.

Как соединиться с ЦОДом в Арктике?

Способ №1

Поймать радиосигнал спутника на частоте 436,26 МГц и выполнить подключение по инструкции

436,26

MHz

Способ №2

Посмотреть трансляцию прямо тут, воспользовавшись нашим терминалом:

Данные со спутника получают сотни радиолюбителей по всему миру. Убедиться в корректности информации можно с помощью сервиса радиолюбительских станций TinyGS.

Способ №3

Воспользоваться терминалом на сайте нашего спутника

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

Lora FSK

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