NASAs hybridcomputer muliggør Ravens autonome rendezvous-kapacitet

Et hybridt computersystem udviklet ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, er den muliggørende teknologi bag et ambitiøst eksperiment, der tester en relativ navigations- og autonom docking-funktion kendt som Raven.

Udviklet af Satellite Service Projects Division, eller SSPD, modulet i størrelse med håndbagage blev lanceret den 19. februar ombord på SpaceX's Dragon-rumfartøj, sammen med andre eksperimenter indsat uden for den internationale rumstation på en eksperimentpalle. Raven tester og modnes synligt, infrarøde og lidar-sensorer og maskinsynsalgoritmer; modulet vil bringe NASA et skridt tættere på at realisere den banebrydende autopilot-kapacitet, der kan anvendes på mange NASA-missioner i årtier fremover.

Siden NASAs dage før Apollo, agenturet har med succes lagt rumfartøjer til kaj, mens de suser gennem rummet. Imidlertid, alle operationer involverede mennesker, der orkestrerede bevægelserne fra jorden. Ravens mål er at udvikle og modne teknologier, der i sidste ende vil lindre menneskelig afhængighed og give rumfartøjer muligheden for at indhente hinanden og dokke autonomt i realtid.

"Raven-modulet er udstyret med teknologi, der lægger grundlaget for et relativt navigationssystem, " sagde Goddard-direktør Christopher Scolese. "Hvad nogle måske ikke fuldt ud forstår, er det faktum, at Ravens sensorer ikke kunne udføre deres arbejde, hvis det ikke var for en anden meget effektiv teknologi kaldet SpaceCube. SpaceCube-processoren er teknologien bag kulisserne, der gør denne vigtige demonstration mulig."

SpaceCube er en rekonfigurerbar, meget hurtig flyvecomputerplatform, som Goddard-teknologer først demonstrerede under et relativt navigationseksperiment på Hubble Servicing Mission-4 i 2009. Under Raven-eksperimentet, modulets "sensorer tjener som øjnene. SpaceCube fungerer som hjernen, analysere data og fortælle komponenterne, hvad de skal gøre, " sagde Ben Reed, viceafdelingsdirektør i SSPD. "Øjnene" og "hjernen" skaber tilsammen autopilotens kapacitet.

Siden den første udvikling, SpaceCube har udviklet sig til en familie af flycomputere, der alle er kendetegnet ved deres computerhastighed, hvilket er 10 til 100 gange hurtigere end den almindeligt anvendte rumfartsprocessor - RAD750. Selvom RAD750 er immun over for de negative virkninger af stråling, den er langsom og mange generationer bagefter computerhastigheden for kommercielle processorer.

SpaceCube-processorer opnår deres data-knusende dygtighed, fordi Goddard-teknologer giftede sig med strålingstolerante integrerede kredsløb, som er programmeret til at udføre specifikke computerjob samtidigt, med algoritmer, der registrerer og fikser strålingsinducerede forstyrrelser i indsamlede data. Følgelig, disse hybridsystemer er næsten lige så pålidelige som RAD750, dog størrelsesordener hurtigere, i stand til at udføre komplekse beregninger, der engang var begrænset til jordbaserede systemer.

Under sit to-årige ophold på rumstationen, Raven vil fornemme indkommende og udgående besøgende rumstationsrumfartøjer, feed de data, den "ser" til SpaceCube 2.0, en i familien af ​​SpaceCube-produkter. SpaceCube kører derefter et sæt positur-algoritmer, eller et sæt instruktioner, at måle den relative afstand mellem Raven og det rumfartøj, den sporer.

Derefter, baseret på disse beregninger, SpaceCube 2.0 sender autonomt kommandoer, der drejer Raven-modulet på dets kardan- eller pegesystem for at holde sensorerne trænet på køretøjet, mens du fortsætter med at spore det. Mens alt dette sker, NASA-operatører på jorden overvåger Ravens teknologier, være meget opmærksom på, hvordan de fungerer som et system og foretage de nødvendige justeringer for at øge Ravens sporingsevner.

"At spore rumfartøjer med dette system er kun muligt, fordi vi har SpaceCube, " sagde SSPD Avionics Technology Lead og SpaceCube Lead Engineer David Petrick, der har vundet prestigefyldte priser for sit arbejde med processoren. "Denne type operation kræver hurtig databehandling."

Ravens grundlæggende teknologier vil blive anvendt til fremtidige missioner. For eksempel, Gendan-L, som også vil bruge SpaceCube 2.0, vil mødes med, forståelse, tank og flyt Landsat 7, når den lanceres i 2020.

SpaceCube 2.0, imidlertid, er ikke den eneste processor, der nu er på arbejde på rumstationens eksterne eksperimentpalle, sponsoreret af Forsvarsministeriets rumteknologiprogram.

SpaceCube 1.0 bliver brugt som kommunikationsgrænseflade mellem rumstationens datatjenester og flere eksperimenter på pallen. Ud over, en miniaturiseret version af SpaceCube 2.0 - SpaceCube Mini - driver to eksperimenter fra NASA og det amerikanske forsvarsministerium. NASA tester også to andre miniaturecomputere, udviklet med University of Florida. Disse modeller er for det meste udstyret med kommercielle dele.