28 декабря 2025 года с космодрома Восточный ракетой-носителем «Союз-2.1б» на орбиту был выведен спутник формата CubeSat 3U, на борту которого в качестве полезной нагрузки установлен экспериментальный модуль хранения данных, разработанный в Учебно-исследовательской лаборатории функциональной безопасности космических аппаратов и систем (УИЛ ФБКАиС) МИЭМ ВШЭ. В феврале 2026 года команда получила первую телеметрию: модуль штатно инициализировался, вся память определилась корректно, предварительные функциональные тесты пройдены. Разработка, путь которой от первого прототипа до реального космического эксперимента занял более двух лет, начала работу на орбите.

Запуск стал последним российским космическим пуском 2025 года. Модуль хранения данных, разработанный специалистами МИЭМ, был установлен в качестве полезной нагрузки на борт спутника формата CubeSat 3U компании «Спутникс». Это стало возможным благодаря многолетнему партнерству лаборатории и компании в области образовательных и научных космических проектов.

Зачем это нужно

Малые космические аппараты класса CubeSat — одно из самых динамично развивающихся направлений современной космонавтики. Компактные, сравнительно недорогие в производстве и запуске, они все чаще используются для решения научных и прикладных задач — от мониторинга климата до испытания новых технологий. Однако у доступности есть обратная сторона: CubeSat строятся преимущественно на коммерческих компонентах, не предназначенных для работы в космосе.

Одна из ключевых проблем — хранение данных. Обычная флеш-память, установленная на борту, в условиях орбитального полета подвержена радиационным сбоям. Космическое излучение способно незаметно исказить записанную информацию, а накопитель может отказать целиком. Встроенные механизмы коррекции ошибок, реализованные в потребительских модулях памяти, рассчитаны на земные условия и не справляются с радиационно-индуцированными сбоями. При этом спутник не может в любой момент передать данные на Землю: сеанс связи с наземной станцией длится, как правило, не более 12 минут, а пропускная способность канала ограничена. Это значит, что информация должна надежно храниться на борту, иногда часами и сутками, до появления возможности ее передать.

Традиционное решение проблемы — использование радиационно-стойкой памяти (RRAM, FRAM) — обходится дорого и отличается крайне низкой плотностью хранения, что критично для аппаратов, которым необходимо накапливать большие объемы телеметрии и научных данных. Команда лаборатории предложила принципиально иной подход: взять обычные коммерческие модули флеш-памяти и сделать из них отказоустойчивое хранилище программно-аппаратными средствами.

Как устроен модуль

В основе разработки — комбинация двух технологий, каждая из которых решает свою задачу.

Четыре модуля флеш-памяти объединены в зеркально-полосовой массив. Данные одновременно распределяются между накопителями для повышения скорости и дублируются зеркально для обеспечения надежности. Такая архитектура позволяет сохранить работоспособность системы даже при полном отказе одного из накопителей.

Поверх аппаратного уровня работает программный механизм связанной хеш-цепочки. При каждой операции записи система формирует структурированный блок данных — минимальный сектор флеш-накопителя. Блоки образуют неразрывную последовательность: любое, даже точечное искажение информации — в пользовательских данных или в служебных полях — нарушает цепочку хешей и немедленно обнаруживается. Поврежденный фрагмент автоматически восстанавливается с зеркальной копии. Все это происходит непосредственно на борту, без участия наземного оператора.

Выбор SHA-256 в качестве алгоритма хеширования не случаен: микроконтроллер, на котором построен модуль, оснащен аппаратным ускорителем для этой хеш-функции, что позволяет укладываться во временные ограничения записи данных даже при использовании потоковой буферизации, когда блоки фиксированного размера сначала накапливаются в оперативной памяти и затем записываются на накопители целыми сериями.

Проверка целостности информации осуществляется не только при передаче данных на наземную станцию, но и в режиме так называемого профилактического сканирования — периодического фонового сравнения сохраненных и вновь вычисляемых хешей. Интервал сканирования настраивается в диапазоне от нескольких секунд до нескольких часов. Обнаруженные расхождения устраняются автоматически.

Проверка на прочность

На этапе лабораторной отработки особое внимание уделялось моделированию условий, максимально приближенных к реальным радиационным воздействиям на орбите.

В ходе испытаний система многократно записывала и считывала тестовые файлы, содержащие псевдослучайные данные, — до 100 полных циклов. При тестировании без искусственных сбоев реальных ошибок не фиксировалось. После активации функции сбоев с вероятностью BER = 10⁻⁷ (одна ошибка на 10 миллионов бит — значение, согласующееся с опубликованными данными об ошибках коммерческих флеш-накопителей в условиях радиационного воздействия) система стабильно выявляла несоответствие хешей и восстанавливала поврежденные блоки из зеркальной копии за 1–2 секунды.

Путь длиной в два года: от идеи школьницы до орбиты

У этого проекта необычная и вдохновляющая предыстория. Зимой 2023/24 года к специалистам МИЭМ ВШЭ обратилась Мария Андреева — школьница из Ростова-на-Дону, к тому моменту уже хорошо известная в российском образовательном космическом сообществе. В 2023 году Мария в составе команды ростовских школьников участвовала в создании спутника ArcCube-01, запущенного на орбиту в рамках проекта Space Pi, — первого донского спутника. На открытом уроке «Разговоры о важном» 1 сентября 2023 года она рассказала президенту России о своей работе в области спутникостроения, а вскоре была приглашена на космодром Восточный.

Идея использовать блокчейн-технологии для хранения данных в космосе пришла к Марии после знакомства с принципами работы распределенных реестров. Она написала научную работу, собрала обратную связь на конференциях и вышла на контакт с Учебно-исследовательской лабораторией функциональной безопасности космических аппаратов и систем МИЭМ ВШЭ. Специалисты лаборатории увидели в ее идее реальный инженерный потенциал и взялись за совместную разработку — так началось сотрудничество, которое привело к созданию полноценного модуля хранения данных.

Сейчас Мария Андреева учится на 1-м курсе программы «Информатика и вычислительная техника» МИЭМ ВШЭ. Недавно она стала победительницей конкурса Благотворительного фонда «Система» на платформе «Лифт в будущее». Студентку назвали лучшей в номинации «Технологии в космической отрасли» среди учащихся вузов со всей страны. Победа в конкурсе дает ежемесячную стипендию в течение пяти месяцев, экспертную поддержку и шанс войти в кадровый резерв лидеров российской промышленности.

«Для меня участие в конкурсе на стипендию “Лифт в будущее” стало очень вдохновляющим этапом. Это не просто экзамен, а действительно комплексная оценка твоей деятельности. Нужно было показать реальные научные достижения: публикации, патенты, участие в конкурсах, запуск спутника. Очень запомнилась защита перед экспертами. Это были не просто вопросы “по билетам”, а живой диалог с профессионалами. Получить эту стипендию — значит получить признание, что ты движешься в правильном направлении, и это дает мощный стимул работать дальше», — рассказала Мария Андреева.

Летом 2024 года проект получил мощный импульс на заключительном этапе Всероссийского конкурса научно-технологических проектов «Большие вызовы» в образовательном центре «Сириус». Команда из четырех школьников и студентов под руководством специалистов МИЭМ за 24 дня смены разработала первый рабочий прототип модуля. Участники — инженеры, программисты, математик и испытатель — с нуля собрали систему на базе микроконтроллеров ATmega, напечатали корпус на 3D-принтере, написали алгоритмы хеширования и провели первые тесты. Результат впечатлил: данные восстанавливались даже после имитации электрических пробоев и ручного удаления информации. Проект получил высокие оценки жюри за инновационность и практическую перспективу.

Параллельно разработка развивалась в рамках конкурса Terra Notum — одного из направлений программы «Дежурный по планете». Программа объединяет технологические конкурсы для школьников и студентов в области космоса и реализуется при поддержке Фонда содействия инновациям, ГК «Роскосмос», Фонда «Талант и успех» и Сколковского института науки и технологий. Конкурс Terra Notum организуют МИЭМ ВШЭ, компания «СКАНЭКС» и компания «Спутникс». Его задача — вовлечь молодых исследователей в реальное спутникостроение: участники собирают команды, разрабатывают собственные модели спутников формата CubeSat 3U и осваивают различные навыки — от 3D-моделирования и схемотехники до программирования микроконтроллеров и обработки космических данных. В сезоне 2024/25 перед участниками конкурса была поставлена задача создать интегрированное решение, объединяющее блокчейн- и RAID-технологии для надежного хранения данных и методы искусственного интеллекта для их анализа, — это именно то направление, в котором развивался проект лаборатории.

Работа не останавливалась и между конкурсными этапами. В стенах лаборатории МИЭМ модуль был существенно переработан: от учебного прототипа на базе ATmega команда перешла к микроконтроллеру с аппаратным ускорением SHA-256, переработала архитектуру печатной платы, провела полный цикл лабораторных испытаний с моделированием радиационных сбоев. Модуль был интегрирован в стек плат спутника CubeSat 3U по бортовой шине PC/104 и USB-соединению с центральным вычислительным узлом аппарата. Результаты работы были оформлены в научную статью и представлены на конференции.

28 декабря 2025 года модуль отправился на орбиту на борту спутника компании «Спутникс», запущенного ракетой-носителем «Союз-2.1б» с космодрома Восточный.

Первые данные с орбиты

Спустя несколько недель после запуска команда лаборатории получила первую телеметрию с борта спутника. Результаты радуют: модуль хранения данных штатно инициализировался, все четыре модуля памяти определились корректно, предварительные функциональные тесты пройдены успешно.

Теперь начинается самый важный этап — длительная эксплуатация в реальных условиях космического пространства. Модулю предстоит столкнуться с тем, что невозможно полностью воспроизвести в лаборатории: настоящей космической радиацией, перепадами температур в диапазоне от −40 до +80 °C при переходе между освещенной и теневой сторонами орбиты, глубоким вакуумом.

«Когда пришла первая телеметрия и мы увидели, что модуль корректно определил всю память и прошел начальные тесты, для всех это была маленькая победа. Этот проект начался с идеи школьницы Андреевой Марии из Ростова-на-Дону и за два с лишним года прошел путь от научной работы, через “Большие вызовы” и конкурс Terra Notum, через десятки итераций и ночей в лаборатории, до реального железа на орбите. Особенно ценно, что этот путь прошли не только сотрудники лаборатории, но и школьники — некоторые из них сейчас уже студенты. Теперь начинается самое интересное: посмотрим, как система поведет себя в тех условиях, для которых она и создавалась», — говорит Дмитрий Абрамешин, руководитель проекта, ведущий инженер УИЛ ФБКАиС МИЭМ ВШЭ.

Что дальше

Лаборатория продолжает мониторинг работы модуля на орбите. В ближайшие месяцы команде предстоит провести полноценные орбитальные испытания: зафиксировать реакцию системы на реальные радиационные воздействия, оценить скорость и полноту восстановления данных, проверить работу механизма профилактического сканирования в условиях космоса. Результаты испытаний лягут в основу научных публикаций и будут использованы для совершенствования подхода к надежному хранению данных на борту малых космических аппаратов.

Если орбитальные тесты подтвердят эффективность комбинации RAID 0+1 и связанной хеш-цепочки в реальных условиях, предложенное решение может стать доступной альтернативой дорогостоящей радиационно-стойкой памяти и открыть новые возможности для кубсатов, которым нужно надежно хранить большие объемы информации на борту.