Две проверенные технологии были объединены для создания многообещающей новой технологии, которая может решить будущие задачи навигации в дальнем космосе. Это также может помочь впервые продемонстрировать рентгеновскую связь в космосе, возможность, которая позволит передавать гигабиты в секунду по всей Солнечной системе.
Новая технология, получившая название NavCube, сочетает в себе SpaceCube НАСА, реконфигурируемую и быструю вычислительную платформу полета, с бортовым приемником Navigator Global Positioning System (GPS). Navigator GPS использует сигнал GPS для обеспечения автономного позиционирования, навигации и синхронизации на борту даже в зонах со слабым сигналом. Navigator GPS, считающийся одной из вспомогательных технологий флагманской многомасштабной миссии агентства по магнитосфере (MMS), недавно был внесен в Книгу рекордов Гиннеса как самая высоковысотная GPS-фиксация.
NavCube является более гибким, чем предыдущие модели Navigator, благодаря своим большим вычислительным ресурсам. Кроме того, поскольку мы добавили возможность обработки модернизированных сигналов GPS, NavCube может значительно повысить производительность на малых и особенно больших высотах, потенциально даже в область космоса около Луны и на лунные орбиты», - сказал Люк Винтерниц, главный архитектор Navigator.
«Этот новый продукт - образец наших исследований и разработок», - добавил Питер Хьюз, главный технический директор Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, чья организация финансировала разработку всех трех технологий и назвал команду NavCube лауреатом премии «Новаторы года» своей организации в этом году.«И SpaceCube, и Navigator уже доказали свою ценность для НАСА. Теперь их комбинация дает НАСА еще один инструмент. интересно."
Эта многообещающая технология должна быть запущена в качестве одного из нескольких экспериментов на внешнем поддоне, который будет развернут на Международной космической станции в 2018 году. Один блок NavCube продемонстрирует свои возможности навигации и обработки данных, обеспечиваемые слиянием его технологических родителей., в то время как другой потенциально может предоставить точные временные данные для эксперимента, демонстрирующего связь с помощью рентгеновских лучей, или XCOM.
Партия, заключенная на небесах
В рамках потенциальной демонстрации XCOM NavCube будет управлять электроникой устройства, называемого Модулированным источником рентгеновского излучения, или MXS, которое генерирует быстрые импульсы рентгеновского излучения, включаясь и выключаясь много раз в секунду.. Эти быстрые пульсации можно использовать для кодирования цифровых битов для передачи данных. Он был разработан в качестве испытательного стенда для проверки NASA Neutron-star Internal Composition Explorer, или NICER, который в первую очередь будет изучать нейтронные звезды и их быстро вращающиеся ближайшие родственники, пульсары, когда он будет запущен в качестве полезной нагрузки космической станции в 2017 году.
XCOM - это одна из двух демонстраций технологий, которые главные исследователи NICER Кейт Джендро и Завен Арзуманян хотят продемонстрировать с помощью NICER. Чтобы продемонстрировать односторонний XCOM, команда установит MXS на экспериментальный поддон, где он будет передавать данные с помощью рентгеновских лучей на приемники NICER, расположенные на расстоянии 166 футов на противоположной стороне фермы космической станции.
Работа NavCube заключается в том, чтобы включать и выключать MXS, сказал Джейсон Митчелл, инженер Goddard, который помогал продвигать MXS. Поскольку NavCube сочетает в себе высокоскоростные вычисления SpaceCube со способностью Navigator отслеживать сигналы GPS, команда также хочет поэкспериментировать с рентгеновской дальнометрией - методом измерения расстояний между двумя объектами.
«NavCube предоставил лучшее решение для проведения этого эксперимента», - сказал Митчелл. «Сочетание этих мощных технологий было браком, заключенным на небесах».
Несмотря на то, что большая часть технологии уже готова, команда все еще ищет дополнительное финансирование для завершения готового к космосу MXS, включая его корпус и высоковольтный блок питания. «У нас есть большая часть аппаратного обеспечения, но нужно немного больше поддержки для завершения пакета XCOM», - сказала Дженни Дональдсон, которая руководит разработкой полезной нагрузки NavCube. «Это отличная возможность продемонстрировать NavCube и, если все пойдет по плану, рентгеновскую связь», - сказала она.
Богатое наследие
NavCube восходит к двум уже проверенным технологиям: SpaceCube 2.0 и Navigator GPS. SpaceCube 2.0, один из семейства бортовых процессоров, работает в 10-100 раз быстрее, чем более традиционные полетные процессоры. Многократно летая ранее, в том числе на предыдущих экспериментальных поддонах, SpaceCube теперь имеет растущий список клиентов, включая будущие высококлассные миссии по обслуживанию роботов.
Приемник Navigator GPS Flight был специально разработан для обнаружения, получения и отслеживания слабых сигналов GPS для миссии MMS НАСА. В настоящее время Navigator предоставляет информацию о местоположении четырем космическим кораблям, которые должны лететь в определенном высокоземном строю для сбора научных данных. С момента запуска MMS Navigator устанавливал рекорды - достижение, недавно занесенное в Книгу рекордов Гиннеса за предоставление GPS-привязки на самой большой высоте. В самой высокой точке орбиты MMS Navigator отследил целых 12 спутников GPS. Первоначально команда рассчитывала обнаружить не более двух-трех спутников GPS.
Барри Гельдцалер, главный научный сотрудник и главный технолог программы НАСА по космической связи и навигации (SCaN), который также предоставил дополнительное финансирование для этого проекта, уже на раннем этапе увидел преимущества, которые эта технология может принести НАСА.
«Мы знали, что скорость обработки SpaceCube и возможности отслеживания Navigator могут быть мощной комбинацией», - сказал Гельдзалер.«Следующей задачей было выяснить, как сделать его меньше и повысить чувствительность для более гибких приложений миссии».
«В то время нам требовалась более надежная, перепрограммируемая и расширяемая платформа обработки», - добавил Монтер Хасунех, руководитель отдела аппаратного обеспечения NavCube. «SpaceCube уже был там. Кроме того, мы решили, что миссии, использующие SpaceCube 2.0 в качестве процессора научных данных, также могут выиграть от наличия GPS-приемника в качестве недорогого дополнения», - добавил он..
Хасунех и его команда перенесли программное обеспечение и прошивку Navigator на перепрограммируемую платформу SpaceCube и разработали совместимую радиочастотную карту GPS, тем самым уменьшив размер Navigator. Команда также добавила новые возможности сигнала GPS и повысила чувствительность Navigator, чтобы сделать его пригодным для более широкого спектра приложений.