Инициатива ICARUS

Система ICARUS разрабатывалась на протяжении многих лет под руководством Мартина Викельски в Институте поведенческой биологии Общества Макса Планка в Констанце. Первая космическая компонента была установлена в августе 2018 года на борту Международной космической станции (МКС). После успешных испытаний в 2020 году началась регулярная передача данных.

С 2025 года ICARUS развивается в сотрудничестве с мюнхенской космической компанией TALOS Space как самостоятельная система CubeSat. Цель — создание группировки из не менее чем пяти мини-спутников, которые смогут собирать данные о животных по всему миру независимо от МКС. Первый запуск запланирован на осень 2025 года. Полная группировка должна быть готова к эксплуатации к концу 2026 года.

Животные оснащаются лёгкими, работающими на солнечной энергии передатчиками, которые фиксируют положение, движение и параметры окружающей среды, такие как температура, атмосферное давление или влажность. Современное поколение меток весит около пяти граммов, будущие устройства должны весить менее одного грамма. Данные принимаются по спутниковому каналу до пяти раз в сутки и передаются в центральную базу данных.

В новой системе используются CubeSat-спутники на низкой околоземной орбите. Передача данных осуществляется независимо от пилотируемых космических станций. Также планируется совместимость с уже используемыми метками предыдущих поколений.

Полученные данные позволяют проводить исследования миграции животных, биоразнообразия, распространения заболеваний (например, птичий грипп, вирус Западного Нила) и изменения климата. Кроме того, на их основе можно делать выводы о природных катастрофах, таких как извержения вулканов или землетрясения. Данные доступны международному научному сообществу через платформу Movebank.

ICARUS — это междисциплинарный проект под руководством Мартина Викельски в Институте поведенческой биологии Общества Макса Планка. В числе участников — Общество Макса Планка, DLR, Университет Констанца, а с 2025 года и компания TALOS Space. Координация проекта осуществляется на международном уровне, а сенсоры применяются по всему миру.

ICARUS был основан в 2002 году международным консорциумом учёных, которые осознали нехватку знаний о глобальных путях распространения и миграционных маршрутах «мелких животных» (например, насекомых, летучих мышей, певчих птиц). В 2011 году инициатива ICARUS была представлена на конференции Боннская конвенция в Норвегии более чем 100 представителям правительств^[1]. С марта 2012 года проект финансируется DLR как национальная инициатива и до 2022 года поддерживался Роскосмосом. Кроме того, Общество Макса Планка финансирует миниатюризацию радиочипа ICARUS (приёмопередающего модуля).

Бортовой компьютер и антенна ICARUS были доставлены на МКС в октябре 2017 и феврале 2018 года соответственно^[2].

15 августа 2018 года космонавты Олег Артемьев и Сергей Прокопьев установили экспериментальную систему ICARUS (дистанционную платформу наблюдения) на МКС во время многочасового выхода в открытый космос^[3]. Во второй неделе июля 2019 года система Icarus перешла в тестовую эксплуатацию. После анализа данных, собранных за четыре месяца испытаний, глобальная система наблюдения за миграцией диких животных должна быть предоставлена мировому научному сообществу^[4].

Инициативой руководят Мартин Викельски и Уши Мюллер из Института поведенческой биологии Общества Макса Планка в Радольфцелле на Боденском озере и Ольга Соломина из Российской академии наук, Москвы. В состав научного совета входят: Гил Бойрер, Университет штата Огайо (США); Маргарет Круфут, Университет Констанца и Smithsonian Tropical Research Institute, Панама; Вальтер Йец, Йельский университет; Роланд Кейс, Университет штата Северная Каролина (США); Кейт Мэнсфилд, Marine Turtle Research Group, Университет Центральной Флориды (США); Григорий Тертицкий, Российская академия наук, Москва; и Каспер Торууп, Копенгагенский университет, Дания^[5].

ICARUS использует множественный доступ с кодовым разделением каналов (CDMA), чтобы передавать небольшие объёмы данных с минимальными энергозатратами с поверхности Земли на декодирующий вычислительный модуль на низкой околоземной орбите (400—800 км высоты)^[6]. Таким образом, ICARUS реализует спутниковую IoT-коммуникацию (интернет вещей). Система состоит из дистанционной платформы на МКС, приёмопередающего модуля, закреплённого на животном, и вычислительного центра. Приёмопередающие модули устанавливаются на животных, выбранных исследователями, и оснащены, в частности, GPS-приёмником для определения положения животного. Данные могут быть считаны с дистанционной платформы на МКС с помощью узкополосного сигнала на частоте 468,1 МГц. После передачи на частоте 402,25 МГц с полосой пропускания около 1,5 МГц для приёма на МКС, данные направляются в Центр управления полётами и далее в вычислительный центр. Исследователи могут получать данные, в том числе, из Movebank (базы данных перемещений животных). Кроме того, исследователи могут получать данные непосредственно с приёмопередающих модулей с помощью мобильных устройств на месте. Одной из задач было минимизировать объём данных, передаваемых на МКС^[7][8].

Миллиарды животных перемещаются через континенты и границы, что делает для учёных крайне сложным длительное и непрерывное наблюдение за малыми животными во время их миграций. ICARUS призван решить эту задачу. Анализ локальных и глобальных путей распространения и миграции позволяет получать ценную информацию — например, о распространении инфекционных заболеваний животными (такими как певчие птицы, летучие мыши и насекомые), вероятности появления популяций птиц в определённых регионах, моделях движения во время миграции и влиянии факторов окружающей среды на популяции птиц^[9].