Deux technologies éprouvées ont été combinées pour créer une nouvelle technologie prometteuse qui pourrait relever les futurs défis de navigation dans l'espace lointain. Cela peut également aider à démontrer, pour la première fois, les communications par rayons X dans l'espace, une capacité qui permettrait la transmission de gigabits par seconde dans tout le système solaire.

La nouvelle technologie, appelé NavCube, combine le SpaceCube de la NASA, une plateforme de calcul de vol reconfigurable et rapide, avec le récepteur de vol du système de positionnement global (GPS) Navigator. Navigator GPS utilise le signal GPS pour permettre un positionnement autonome embarqué, la navigation, et la synchronisation même dans les zones à faible signal. Considéré comme l'une des technologies habilitantes de la mission phare de l'agence magnétosphérique multi-échelle (MMS), Navigator GPS a récemment été inclus dans le Guiness World Records pour le relevé GPS de la plus haute altitude.

"NavCube est plus flexible que les navigateurs précédents en raison de ses vastes ressources de calcul. De plus, parce que nous avons ajouté la possibilité de traiter les signaux GPS modernisés, NavCube a le potentiel d'améliorer considérablement les performances à faible, et particulièrement, hautes altitudes, potentiellement même dans la zone de l'espace proche de la lune et des orbites lunaires, " a déclaré Luke Winternitz, Architecte en chef de Navigator.

"Ce nouveau produit est une affiche pour nos efforts de recherche et développement, " a ajouté Peter Hughes, le directeur de la technologie du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, dont l'organisation a financé le développement des trois technologies et a nommé l'équipe NavCube lauréate cette année du prix « Innovateurs de l'année » de son organisation. "SpaceCube et Navigator ont déjà prouvé leur valeur pour la NASA. Maintenant, la combinaison des deux donne à la NASA un autre outil. De plus, la possibilité que cela puisse aider à démontrer les communications par rayons X dans l'espace - une technologie qui nous intéresse également - est particulièrement excitante. »

Cette technologie prometteuse devrait faire partie des nombreuses expériences sur une palette externe qui seront déployées sur la Station spatiale internationale en 2018. Une unité NavCube démontrera ses capacités de navigation et de traitement offertes par la fusion de ses parents technologiques, tandis que l'autre pourrait potentiellement fournir des données temporelles précises pour une expérience démontrant les communications par rayons X, ou XCOM.

"Un match fait au paradis"

Dans le cadre de la démonstration potentielle de XCOM, NavCube pilotera l'électronique d'un appareil appelé source de rayons X modulée, ou MXS, qui génère des impulsions de rayons X à tir rapide, s'allumer et s'éteindre plusieurs fois par seconde. Ces pulsations rapides peuvent être utilisées pour coder des bits numériques pour transmettre des données. Il a été développé comme banc d'essai pour valider l'explorateur de composition intérieure d'étoiles à neutrons de la NASA, ou PLUS BEAU, qui étudiera principalement les étoiles à neutrons et leurs plus proches parents en rotation rapide, pulsars, lors de son lancement en tant que charge utile de station spatiale attachée en 2017.

XCOM est l'une des deux démonstrations technologiques que les chercheurs principaux de NICER, Keith Gendreau et Zaven Arzoumanian, souhaitent faire avec NICER. Pour démontrer XCOM unidirectionnel, l'équipe installera MXS sur la palette d'expérimentation où elle transmettra des données via des rayons X aux récepteurs de NICER situés à 166 pieds de l'autre côté de la poutrelle de la station spatiale.

Le travail de NavCube consiste à exécuter l'interrupteur marche/arrêt de MXS, dit Jason Mitchell, un ingénieur à Goddard qui a aidé à faire avancer le MXS. Parce que NavCube combine le calcul haute vitesse de SpaceCube avec la capacité de Navigator à suivre les signaux GPS, l'équipe souhaite également expérimenter la télémétrie aux rayons X, une technique pour mesurer les distances entre deux objets.

"NavCube a fourni la meilleure solution pour exécuter cette expérience, " a déclaré Mitchell. " La combinaison de ces technologies puissantes était un mariage divin. "

Bien que la plupart des technologies soient prêtes, l'équipe cherche toujours un financement supplémentaire pour terminer un MXS prêt pour l'espace, y compris son boîtier et son alimentation haute tension. "Nous avons la plupart du matériel, mais besoin d'un peu plus de support pour compléter le package XCOM, " a déclaré Jenny Donaldson, qui dirige le développement de la charge utile NavCube. "C'est une excellente occasion de démontrer NavCube et, si tout se passe comme prévu, Communications radiographiques, " elle a dit.

Un riche patrimoine

NavCube tire sa lignée de deux technologies déjà éprouvées :SpaceCube 2.0 et Navigator GPS. Espace Cube 2.0, un dans une famille de processeurs embarqués, est 10 à 100 fois plus rapide que les processeurs de vol plus traditionnels. Ayant déjà volé plusieurs fois, y compris sur les palettes d'expérimentation précédentes, SpaceCube bénéficie désormais d'une liste croissante de clients, y compris les futures missions d'entretien robotique de haut niveau.

Le récepteur Navigator GPS Flight a été spécialement conçu pour détecter, acquérir, et suivez les faibles signaux GPS pour la mission MMS de la NASA. Navigator fournit maintenant des informations de positionnement aux quatre engins spatiaux qui doivent voler dans un formation de vol en altitude pour recueillir des données scientifiques. Depuis le lancement de MMS, Navigator a établi des records, un exploit récemment reconnu par le Guinness World Records pour avoir fourni le relevé GPS à la plus haute altitude. Au point le plus haut de l'orbite du MMS, Navigator a suivi jusqu'à 12 satellites GPS. L'équipe s'attendait à l'origine à ne pas détecter plus de deux ou trois satellites GPS.

Barry Geldzahler, scientifique en chef et technologue en chef du programme de communication et de navigation spatiales (SCaN) de la NASA, qui a également fourni un financement supplémentaire pour ce projet, a vu très tôt les avantages que cette technologie pourrait apporter à la NASA.

« Nous savions que la vitesse de traitement de SpaceCube et la capacité de suivi de Navigator pouvaient être une combinaison puissante, " a déclaré Geldzahler. " La tâche suivante consistait à déterminer comment le rendre plus petit et augmenter la sensibilité pour des applications de mission plus flexibles. "

"À l'époque, nous avions besoin d'un plus robuste, plateforme de traitement reprogrammable et extensible, " a ajouté Monther Hasouneh, Le responsable matériel de NavCube. "SpaceCube était déjà là. De plus, nous avons pensé que les missions utilisant SpaceCube 2.0 comme processeur de données scientifiques pourraient également bénéficier d'un récepteur GPS comme module complémentaire à faible coût, " il ajouta.

Hasouneh et son équipe ont porté le logiciel et le micrologiciel Navigator dans la plate-forme reprogrammable SpaceCube et ont développé une carte radiofréquence GPS compatible. taille réduite du navigateur. L'équipe a également ajouté de nouvelles capacités de signal GPS et amélioré la sensibilité de Navigator pour le rendre approprié pour un plus large éventail d'applications.