Новая технология, получившая название NavCube, сочетает в себе SpaceCube НАСА, реконфигурируемую и быструю вычислительную платформу для полета, с полетным приемником системы глобального позиционирования (GPS) Navigator. Навигатор GPS использует сигнал GPS для обеспечения автономного позиционирования, навигации и синхронизации на борту даже в районах со слабым сигналом. Навигатор GPS, считающийся одной из вспомогательных технологий в рамках флагманской миссии агентства по магнитосферной многомасштабной системе (MMS), недавно был включен в Книгу рекордов Гиннеса за высотную привязку GPS.«NavCube более гибок, чем предыдущие навигаторы, из-за его обширных вычислительных ресурсов.
Кроме того, поскольку мы добавили возможность обрабатывать модернизированные сигналы GPS, NavCube может значительно повысить производительность на малых и особенно больших высотах, потенциально даже в районе. пространства около Луны и лунных орбит ", — сказал Люк Винтерниц, главный архитектор Navigator.«Этот новый продукт — пример 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 назвала команду NavCube в этом году победитель премии своей организации «Новатор года». «И SpaceCube, и Navigator уже доказали свою ценность для НАСА.
Теперь их комбинация дает НАСА еще один инструмент. Кроме того, возможность того, что это может помочь продемонстрировать связь с помощью рентгеновских лучей в космосе — технология, в которой мы также заинтересованы — особенно захватывающе. "Планируется, что эта многообещающая технология станет одним из нескольких экспериментов на внешнем поддоне, который будет развернут на Международной космической станции в 2018 году. Одно устройство NavCube продемонстрирует свои возможности навигации и обработки данных, предоставляемые слиянием его технологических родителей, в то время как другое может потенциально предоставить точные временные данные для эксперимента, демонстрирующего рентгеновскую связь, или XCOM.
«Матч, заключенный на небесах»В рамках потенциальной демонстрации XCOM NavCube будет управлять электроникой устройства, называемого модулированным источником рентгеновского излучения, или MXS, которое генерирует быстрые рентгеновские импульсы, которые включаются и выключаются много раз в секунду. Эти быстрые пульсации могут использоваться для кодирования цифровых битов для передачи данных. Он был разработан в качестве испытательного стенда для проверки внутреннего состава нейтронных звезд НАСА, или NICER, который в первую очередь будет изучать нейтронные звезды и их быстро вращающиеся ближайшие родственники, пульсары, когда он будет запущен в качестве присоединенной полезной нагрузки космической станции в 2017 году.
XCOM — одна из двух демонстраций технологий, которые главные исследователи NICER Кейт Гендро и Завен Арзуманян хотят продемонстрировать вместе с NICER. Чтобы продемонстрировать односторонний XCOM, команда установит MXS на экспериментальном поддоне, где он будет передавать данные через рентгеновские лучи 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 рентгеновским дальномером, методом измерения расстояний между двумя объектами.«NavCube предоставил лучшее решение для проведения этого эксперимента», — сказал Митчелл. «Сочетание этих мощных технологий было бракосочетанием, заключенным на небесах».
Хотя большая часть технологий уже готова, команда все еще ищет дополнительное финансирование для завершения готового к космосу MXS, включая его корпус и высоковольтный источник питания. «У нас есть большая часть оборудования, но нам нужно немного больше поддержки для завершения пакета XCOM», — сказала Дженни Дональдсон, возглавляющая разработку полезной нагрузки NavCube. «Это прекрасная возможность продемонстрировать NavCube и, если все пойдет по плану, рентгеновскую связь», — сказала она.Богатое наследиеNavCube ведет свое происхождение от двух уже проверенных технологий: SpaceCube 2.0 и Navigator GPS. SpaceCube 2.0, один из семейства бортовых процессоров, в 10–100 раз быстрее, чем более традиционные летные процессоры.
SpaceCube много раз летал раньше, в том числе на предыдущих экспериментальных паллетах, и теперь у SpaceCube растет список клиентов, включая будущие высококлассные миссии по обслуживанию роботов.Приемник Navigator GPS Flight был специально разработан для обнаружения, сбора и отслеживания слабых сигналов GPS для миссии NASA MMS. Теперь Navigator предоставляет информацию о местоположении четырем космическим кораблям, которые должны лететь в определенном высокоземном полете для сбора научных данных.
С момента запуска MMS, Navigator установил рекорды — достижение, недавно признанное Книгой рекордов Гиннеса за предоставление GPS-координат на самой большой высоте. В самой высокой точке орбиты MMS Navigator отслеживает до 12 спутников GPS. Первоначально команда рассчитывала обнаружить не более двух или трех спутников GPS.Барри Гелдзахлер, главный научный сотрудник и главный технолог программы НАСА по космической связи и навигации (SCaN), который также предоставил дополнительное финансирование для этого проекта, на раннем этапе увидел преимущества, которые эта технология может принести НАСА.
«Мы знали, что скорость обработки данных SpaceCube и возможности отслеживания Navigator могут быть мощным сочетанием», — сказал Гельдзахлер. «Следующей задачей было выяснить, как сделать его меньше и повысить чувствительность для более гибких миссий».«В то время нам нужна была более надежная, перепрограммируемая и расширяемая платформа обработки данных», — добавил Монтер Хасунех, руководитель отдела аппаратного обеспечения NavCube. «SpaceCube уже был там. Более того, мы полагали, 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 портировали программное обеспечение и прошивку Navigator на перепрограммируемую платформу SpaceCube и разработали совместимую радиочастотную карту GPS — и при этом уменьшили размер Navigator. Команда также добавила новые возможности сигнала GPS и улучшила чувствительность навигатора, чтобы сделать его подходящим для более широкого круга приложений.