С «цифрой» по Арктике

Росатом создает информационную экосистему Севморпути

Одна из важнейших задач, которую необходимо решить, чтобы движение по СМП стало круглогодичным и безопасным, — создать информационную экосистему. Она будет базироваться на данных из многих источников: спутниковой, авиационной или беспилотной съемки, бортовых комплексов, а также от федеральных ведомств и компаний, участвующих в движении по Севморпути. Вся информация будет аккумулироваться в единой платформе цифровых сервисов — ЕПЦС. Выстроить такую систему — задача крайне сложная, но в случае успеха информационное обеспечение СМП будет близко к идеальному.

В советское время информацию о погоде, движении льдов и их свойствах получали: из космоса, с неба и с земли, то есть со спутников, самолетов, вертолетов и информационных комплексов, которые базировались на борту судов и на берегу вдоль СМП. Теперь Дирекция СМП планирует создать подобную систему на новом технологическом уровне.

Виды из космоса

До недавнего времени Штаб морских операций, ранее входящий в ФГУП «Атомфлот», а теперь в ФГБУ «ГлавСевморпуть» Дирекции Севморпути, пользовался данными зарубежных спутников. Европейские спутники предоставляли снимки высокого качества и бесплатно. Однако после 24 февраля легально получить их стало тяжело, поэтому в настоящее время спутниковых данных для СМП недостаточно.

Дело в том, что гражданские российские спутники оснащены только оптической системой, которая «видит» лишь при хорошей погоде. Камеры не могут пробиться сквозь облака и дать достоверные данные о том, где есть лед, а где его нет. Решить проблему может установка на спутниках радиолокаторов бокового обзора. Поэтому Дирекция Севморпути с нетерпением ждет запуска в 2023 году трех спутников — двух «Кондор-ФКА» и одного «Обзор-Р». По заверениям топ-менеджмента Роскосмоса, эти спутники полностью покроют потребности Росатома в съемках Севморпути и будут давать изображения всего СМП один раз в сутки с пространственным разрешением не менее 40 м на пиксель. Эти же спутники должны в случае чрезвычайной ситуации давать их гораздо чаще, вплоть до одного в час, а разрешение должно быть гораздо выше (20 м на пиксель).

Дополнительно нужны спутники связи для стабильной и быстрой передачи фото- и видеоданных. Сейчас действуют спутники Минцифры и «Газпрома», но у них слабые возможности для передачи информации. Для решения проблемы Минцифры заказал у Роскосмоса спутники нового поколения «Экспресс-РВ», которые будут обеспечивать более высокое качество связи и передачи данных. «Они для нас очень важны, потому что нам надо, чтобы скорость передачи данных составляла минимум 2 Мбит/с, в идеале же — 5 Мбит/с и выше. Пока мы вынуждены максимально сжимать передаваемые фотографии, чтобы регулярность данных была соблюдена», — объясняет заместитель директора Дирекции СМП Максим Кулинко.

Не пролетайте мимо

Для более оперативного сбора данных в Дирекции СМП пробуют использовать беспилотники, также оснащенные радиолокаторами бокового обзора, способными делать качественные снимки даже при непрозрачной атмосфере. Головной организацией по этому направлению Дирекция СМП выбрала МФТИ.

Институт уже давно разрабатывает БПЛА для Арктики. На выставке «Армия» в 2021 году МФТИ выставил разбитый образец. Казалось бы, зачем таким хвастаться? Но когда министр обороны Сергей Шойгу подошел и спросил, что это, ему ответили, что это беспилотник, который тестировали на Севере. Министр подозвал своих подчиненных и заметил, что в МФТИ люди занимаются делом, он таких уважает, доверяет им и потому надо работать именно с ними, а не с теми, кто показывает мультики или макеты, которые ни разу не побывали в суровых северных условиях. «Поэтому у нас тоже есть доверие к МФТИ», — подытоживает историю Максим Кулинко.

Пока не существует стабильно функционирующего в северных широтах устройства, которое сможет садиться на палубу ледокола, взлетать на высоту 2 км, удаляться на расстояние не менее 100 км от точки старта, проводить съемку и передавать радиолокационное изображение на капитанский мостик и в Штаб морских операций. Такую систему ученые и инженеры создают с нуля.

По-видимому, носитель будет представлять собой конвертоплан с вертикальным взлетом и навешенным на него оборудованием — радиолокатором бокового обзора и видеокамерой. Изучаются два варианта базирования. Первый — наземное, второй (и главный) — палубное.

Отдельная проблема — вес беспилотника. Он должен быть достаточно тяжелым, чтобы его не сносило ветром. Тестируемая версия — 50 кг с учетом навески. Однако такие подпадают под авиационные правила для «большой» авиации. По правилам Росавиации, упрощенный (уведомительный) порядок проведения полетов действует для аппаратов весом лишь до 30 кг. Для более тяжелых надо готовить полетные планы, они должны проходить согласование, полеты должен курировать представитель одного из аэропортов.

Когда появится беспилотник, который не будет разбиваться при посадке и промахиваться мимо палубы, на нем будут отрабатывать пилотирование. Кто это будет делать — еще одна проблема, потому что пока в Минтрансе и Росавиации нет программы подготовки внешних летчиков, которые должны управлять беспилотниками. Дирекция СМП работает над решением этой проблемы.

Беспилотник пробуют, потому что у него более высокая маневренность по сравнению с традиционными самолетами и вертолетами. «Эта история крайне перспективна, но и крайне сложна», — делится Максим Кулинко. В качестве альтернативы в Дирекции СМП обдумывают вертолетную разведку с экипажем. Недостаток этого варианта — высокие риски для членов экипажа. Еще один вариант — авиационная разведка, когда по маршруту запускается самолет с установленным на нем радиолокатором, который будет передавать необходимые данные.

Взгляд с борта

Для получения информации о ледовой обстановке будут использовать и суда, которые ходят по СМП. Для этого на них будут устанавливать бортовые измерительные комплексы (БИК). Основное оборудование комплекса — видеокамера и лазерный лидар. Задачи БИК — в точке нахождения судна измерять толщину льда и канал, который остается за ледоколом (его ширину, сжатие, движение льдов и т. д.). Видеокамера должна снимать выворачиваемую льдину, которая идет из-под борта, в строго определенный момент. Чтобы поймать его, замерить толщину льда и передать данные на мостик капитана, а затем — в Штаб морских операций, камеру необходимо дополнить специализированным математическим алгоритмом.

Спроектировать и изготовить БИК должен ЦНИИМФ. К началу 2023 года должны быть завершены опытно-конструкторские работы по созданию измерительного комплекса, а опытный образец, в соответствии с требованием контракта, сертифицирован Морским регистром. «Работа новаторская, крайне непростая. Но видя результаты уже сданных промежуточных этапов, я считаю, что мы успеха достигнем», — уверен Максим Кулинко.

Бортовые измерительные комплексы будут устанавливаться в первую очередь на борту ледоколов. Кроме того, Дирекция СМП предварительно договорилась о размещении еще нескольких десятков комплексов. «Диалог с судовладельцами показал, что возражений против размещения БИКов на судах у них нет», — заверяет Максим Кулинко. Однако есть технические сложности, связанные с установкой и использованием. Работать оборудованию придется в сложных метеоусловиях: оптика камеры замерзает, на нее налипает снег и лед, поэтому необходимо придумать, как подогревать кожух камеры и лидара.

Из-за того что на ледоколе невозможно установить беспроводную связь (через несколько слоев железа никакой вайфай не пробивается), отдельно приходится продумывать, как проложить кабели от комплекса в рубку капитана. Для газовозов важна и электромагнитная совместимость, потому что у них специфические требования к пожаро- и взрывобезопасности.

Осенью-зимой этого года начнется тестирование. БИК установят либо на ледокол «Сибирь», либо на сдаваемый в этом году «Урал». Во втором случае надо будет на Балтийском заводе установить необходимые крепежи и оборудование.

Также Дирекция СМП начинает развивать наземную инфраструктуру для приема спутниковых данных. Речь идет о приемных антеннах, которые будут стоять в нескольких точках Северного морского пути и позволят принимать сигналы из космоса. «Мы с надеждой смотрим на китайских партнеров, которые в целом не принимают санкционное давление и готовы с нами работать над наземной спутниковой инфраструктурой», — отмечает Максим Кулинко.

Все данные текут в ЕПЦС

Данные, которые будут генерироваться спутниками, бортовыми измерительными комплексами и летательными аппаратами, будет аккумулировать единая платформа цифровых сервисов, ЕПЦС. Кроме того, она будет принимать и обрабатывать данные, передаваемые системами федеральных структур, таких как Росгидромет, МЧС, ФСБ (погранслужба) и т.д., и системами, которые разработали или разрабатывают крупные грузоотправители («НОВАТЭК», «Газпром нефть», «Роснефть»).

ЕПЦС состоит из девяти подсистем, из которых четыре строит «Гринатом», а оставшиеся пять переданы на аутсорсинг. Их созданием занимаются в кооперации несколько российских ИТ-компаний.

Задача ЕПЦС — обеспечивать весь необходимый набор сервисов для безопасного движения по Севморпути. Прежде всего, это сведения о ледовой, навигационно-гидрографической, гидрометеорологической обстановке. Также через ЕПЦС можно будет заказать портовые, логистические услуги, подать заявки на выдачу разрешений на плавание, получить разрешения. Там же планируют собирать и хранить информацию о типах судна, их технических характеристиках, обводах корпуса и проч.

Самая сложная задача, которую ставит перед собой Дирекция СМП, — создать «СМП-навигатор». Это сервис, который будет прокладывать морские маршруты на основе заложенных в систему алгоритмов, как в привычных нам автомобильных навигаторах. «Когда судно выходит из точки А и должно через 8 тыс. миль и 10–14 суток причалить в точке Б, то просчет всех ситуаций, связанных с подводным течением, ветром, ледовой обстановкой, обводами ледокола и судна, которое он сопровождает, — это нетривиальная математическая задачка. И если мы сможем с точностью хотя бы часов до трех-шести предсказывать заход судна в порт назначения, то, как нам говорят судовладельцы и грузовладельцы, у них появится большая экономия, вплоть до 25% на рейс, потому что сейчас разброс гораздо больше — сутки, а то и двое», — поясняет Максим Кулинко.

Пока подобную систему создать никто не смог. Главная проблема — не только выстроить маршрут, но и постоянно его корректировать в зависимости от поступающих вводных.

Для Росатома создание «СМП-навигатора» важно, поскольку госкорпорация стала инфраструктурным оператором Севморпути. Недавно созданная организация «ГлавСевморпуть» получила от Минтранса функции по выдаче разрешений на плавание. Новые поправки в российские законы позволяют «ГлавСевморпути» также приостанавливать и отзывать выданные разрешения в зависимости от реальной ситуации, даже если судно уже вышло на маршрут. Такое возможно, если течения и ветер настолько сильные, что канал за ледоколом мгновенно «схлопывается» и возникают торосы, так что судно, идущее за ледоколом, не может по каналу пройти. Задача «СМП-навигатора» — помогать избегать подобных ситуаций, выстраивая и корректируя маршрут таким образом, чтобы суда могли максимально быстро доходить до точки назначения.

«Наша задача — сделать предельно достоверную ледовую карту, чтобы быть не слепыми и глухими, а зрячими и слышащими, чтобы понимать, где какая обстановка образуется, и, видя, где какое судно находится, понимать, куда ему лучше идти, чтобы не застрять», — подытоживает Максим Кулинко.

По данным на конец сентября 2022 года, все девять подсистем находятся на этапе прототипа. Систему будут создавать в две очереди. Итоговые сроки сдачи всей системы — конец 2024 года. Время, казалось бы, еще есть, но поскольку система крайне сложная, сроки на самом деле крайне малы.

Много времени уйдет, чтобы обучить искусственный интеллект правильно выстраивать маршруты с учетом всех особенностей ледовой обстановки. «Например, приходит снимок, на нем вода. Сторонний человек думает, что пространство чистое. А ледовый эксперт уверенно утверждает: здесь полтора метра льда под водой. Его мнение основано на накопленном за много лет знании: никогда эта часть океана не очищалась от льда. Вода на снимке появилась потому, что температура поднялась и верхний слой льда подтаял. А полтора метра льда остались на глубине, и не каждое судно сможет через них пройти. Этим тонкостям распознавания снимков на базе не только текущих, но и исторических данных и надо будет обучить машину. Именно этот функционал будет реализован во второй очереди», — объясняет Максим Кулинко.

Планы судовладельцев и грузоотправителей по грузоперевозкам позволят точнее строить график рейсов. Сейчас многие арктические инвестиционные проекты находятся на стадии строительства. Грузы завозятся на «Арктик СПГ 2» компании «НОВАТЭК», для терминала «Порт бухта Север» проекта «Восток Ойл» «Роснефти», на угольный проект «Северная Звезда». Из-за большого объема грузов есть рейсы, которые запланированы практически на одно и то же время. Поэтому, с учетом того, что ледоколы по большей части распределены по долгосрочным контрактам, Дирекция Севморпути хочет использовать эффект синергии и проводить несколько судов разных компаний с помощью одного ледокола. «Возможности небольшие, но все же есть, и это крайне важно, потому что ледоколов на всех не хватает, а объемы грузоперевозок колоссальные. Единая программная среда позволит посадить всех грузоотправителей за один «электронный стол». И они сами смогут видеть, где возможна консолидация, и помогать нам», — отмечает Максим Кулинко.

Экосистемный подход

Наземная инфраструктура для приема спутниковых данных, бортовые информационные комплексы, беспилотники и ЕПЦС — части цифровой экосистемы Севморпути. Ее создание — одно из мероприятий, включенных в федеральный проект «Развитие Северного морского пути». Проект, в свою очередь, входит в поддержанную правительством инициативу социально-экономического развития «Круглогодичный Севморпуть».

На цифровую экосистему будет выделено 3,8 млрд руб. из федерального бюджета, еще 1,4 млрд руб. — это деньги госкорпорации. Руководит созданием цифровой экосистемы управляющий совет, в который вошли представители «Гринатома», организаций, входящих в контур Дирекции СМП, и директор по ИТ Росатома Евгений Абакумов. «Гринатом» — исполнитель, «Атомфлот» — подрядчик, Дирекция СМП — функциональный заказчик, она же ведет оперативное управление проектом. Внутри «Гринатома» создана «арктическая дирекция», в нее входят порядка 40 человек, которые работают над созданием экосистемы.

«Проект находится на контроле председателя правительства, поэтому никакие сдвижки вправо обсуждать нельзя, — отметил Максим Кулинко. — Все строго, деньги выделены, система управления построена, все должно быть сделано». По его словам, полная реализация всех планов приведет оснащенность СМП к состоянию, близкому к идеальному с точки зрения информационного обеспечения безопасности движения.