Operationens hjerne – NASA-teamet udvikler modulære flyelektroniksystemer til små missioner

Om kun to år, et hold af NASA-ingeniører opnåede, hvad nogle troede umuligt:​​gruppen skabte en mindre, mere dygtig "hjerne" til mindre rumfartøjer.

Ledet af projektleder og chefingeniør Noosha Haghani, der arbejder på NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, holdet udnyttede mange års viden opnået under udviklingen af ​​NASAs Magnetospheric Multiscale-mission, eller MMS, at designe et væsentligt mindre elektroniksystem.

Døbt MUSTANG, forkortelse for Modular Unified Space Technology Avionics til næste generations missioner, teknologien fungerer som missionens hjerne og centralnervesystem, kontrollerer alle funktioner, der er nødvendige for at indsamle videnskabelige data fra en Small Explorer-type mission. Dette inkluderer alt fra rumfartøjskommando og datahåndtering til attitudekontrol, strøm, og fremdrift, for blot at nævne nogle få opgaver. Holdet udviklede også en variant af systemet - iMUSTANG - til instrumentelektronik og, som sin søskende, det giver brugerne mulighed for at vælge forskellige muligheder afhængigt af instrumentbehov.

"Nøglen til MUSTANGs succes har været integrationen af ​​hardware- og softwaredesign fra dag ét, " sagde vicedirektør for Goddards Applied Engineering and Technology Directorate og tidligere MMS-projektleder Craig Tooley, der stod i spidsen for indsatsen. "Det giver maksimal behandlingsydelse og er meget fleksibelt."

To versioner udviklet

Gennem deres brug af mix-and-match elektronikkort, de to MUSTANG variationer giver NASA mission og instrument udviklere en mindre, meget modulopbygget, off-the-shelf avioniksystem, der kan tilpasses til at imødekomme stort set ethvert behov for mindre opgaver - og, endnu bedre, til en reduceret pris, Haghani tilføjede. Selvom det er upassende for nogle store, rumfartøj i flagskibsstil, MUSTANG passer til omkostningsbegrænsede, alligevel højtydende missioner, sagde Haghani.

"Et af vores mål var at skabe et flyelektroniksystem, som missionsplanlæggere ikke skulle redesigne for hver mission, " sagde Pete Spidaliere, en Goddard-ingeniør, der deltog i MUSTANGs udvikling. "Vi ville give centret en ny måde at gøre tingene på, " tilføjede Haghani. "Tidligere, alle ønskede at starte fra bunden og udvikle deres egne flyelektroniksystemer, hvilket er dyrt. Ved at bruge MUSTANG og iMUSTANG, udviklere kan fokusere deres tid og ressourcer på deres missioner og instrumenter, ikke elektronikken, der kører dem."

Allerede, de to MUSTANG-varianter har tiltrukket brugere. NASA's Pre-Aerosols Clouds and Ocean Ecosystems mission, eller PACE, og Global Ecosystems Dynamics Investigation, eller GEDI, har valgt MUSTANG til at drive deres operationer og finansierer udviklingen af ​​yderligere kapaciteter, der kunne bruges i andre fremtidige NASA-missioner. I mellemtiden et af PACE's baserede instrumenter, Ocean Colour Instrument, eller OCI, planlægger at ansætte iMUSTANG.

MMS arv

Indsatsen på at skabe et modulært flyelektroniksystem begyndte for omkring to år siden, netop da Goddards ingeniører var ved at lægge sidste hånd på de fire rumfartøjer, der udgør NASAs MMS-mission.

Det blev tydeligt for Tooley, som tidligere fungerede som MMS-projektleder, at centret kunne reducere omkostningerne til rumfartøjselektronik - traditionelt en dyr, virksomhed på flere millioner dollar – og blive mere konkurrencedygtig ved at tilbyde en hyldevare, ala-carte avioniksystem, som brugerne kan tilpasse til at opfylde deres egne behov.

"Motivationen er at holde omkostningerne til redesign af bestyrelsen på et minimum, " sagde Haghani.

Mindre med halvdelen

Tager MMS's flyelektroniksystem, MUSTANG-teamet reducerede med halvdelen af ​​størrelsen af ​​huskassen og begyndte at designe og teste et kernesæt af kort, der kontrollerer vitale rumfartøjsfunktioner. Siden da, gruppen skabte 22 lette, meget dygtige kort, inklusive en, der styrer højhastighedskommunikation på op til 1,2 gigabit i sekundet. MUSTANG blev født.

"Vi tog MMS-designerne, skrumpede dem ned, og tilføjet nogle kraftfulde muligheder, " Spidaliere sagde, tilføjer, at holdet reducerede omkostningerne med en faktor på tre og lavede et system, der er lettere og mere robust end noget, der er bygget før hos Goddard.

"En af de store ting ved denne indsats og Nooshas team er, at de gjorde det umulige, " Spidaliere tilføjede, hentyder til den indsats, der resulterede i et helt nyt flyelektroniksystem på mindre end to år. "Det gik aldrig op for dem, at dette ikke kunne lade sig gøre."