OPS-SAT — это CubeSat Европейского космического агентства (ESA), предназначенный для демонстрации улучшений в возможностях управления полетами, которые возникнут, когда спутники смогут управлять более мощными бортовыми компьютерами. Целью миссии является разорвать порочный круг «никогда не летал, никогда не будет летать» в сфере управления спутниками. Это был первый спутник CubeSat, управляемый непосредственно ЕКА. [1]
На спутнике установлен экспериментальный компьютер, который в десять раз мощнее традиционных бортовых компьютеров ЕКА. Этот бортовой компьютер представляет собой экспериментальную платформу для проведения экспериментов с программным обеспечением на борту. Одной из инновационных концепций является внедрение космического программного обеспечения в виде приложений. Эта концепция поддерживается NanoSat MO Framework (NMF) и позволяет загружать приложения на космический корабль, а затем запускать их на борту. Это новая концепция, которую ЕКА успешно продемонстрировало в космосе. [6]
OPS-SAT был запущен в 08:54:20 UTC 18 декабря 2019 года ровно на двадцать четыре часа позже, чем первоначально планировалось.
Полезная нагрузка и связь
OPS-SAT предоставит орбитальную испытательную среду для проведения различных экспериментов по тестированию новых протоколов, новых алгоритмов и новых методов. Спутник проектируется как надежный, и не должно существовать единой точки отказа , поэтому всегда будет возможность восстановить космический корабль, если что-то пойдет не так с одним из экспериментов с программным обеспечением. Надежность самого базового спутника позволит командам управления полетом ЕКА загружать и опробовать новое инновационное программное обеспечение управления, представленное экспериментаторами.
Устройства полезной нагрузки OPS-SAT:
Линии связи с землей:
- S-диапазон : CCSDS- совместимый. Связь в S-диапазоне: Syrlinks — EWC31.
- Диапазон X : передатчик X-диапазона, финансируемый CNES (полезная нагрузка)
- УВЧ : резервный канал связи.
Экспериментальная платформа
Экспериментальная платформа OPS-SAT — это место, где будут проводиться эксперименты. Имеет два Critical Link MityARM 5CSX в холодном резервировании (при выходе из строя одного используется второй). Они оснащены двухъядерным процессором ARM Cortex-A9 с частотой 800 МГц, FPGA Altera Cyclone V, оперативной памятью DDR3 объемом 1 ГБ и внешним запоминающим устройством емкостью 8 ГБ. [7]
Цель ЕКА — устранить как можно больше барьеров для экспериментов. Например, не будет никакой бумажной работы, инфраструктура ESOC будет готова к автоматизированному тестированию экспериментов и нацелена на сокращение накладных расходов почти до нуля. Кроме того, эксперименты можно легко реализовать в виде приложений с использованием NanoSat MO Framework.
Награды
В марте 2023 года группа управления полетами OPS-SAT была награждена Международной премией SpaceOps 2023 за выдающиеся достижения. [8]
Впервые OPS-SAT
OPS-SAT добился нескольких значительных достижений в различных областях. [9]
Операции
- Первая космическая миссия, посвященная эксплуатационным технологиям. [6]
- Первый наноспутник, принадлежащий и управляемый ЕКА. [6]
- Первая орбитальная лаборатория, где люди могут загружать и тестировать программное обеспечение/прошивку. [10]
- Первая миссия ЕКА, управляемая общественностью напрямую в режиме реального времени через Интернет. [11]
- Первая миссия — предложить встроенную среду (NMF), позволяющую легко разрабатывать приложения для загрузки и выполнения, сравнимую с концепцией современных смартфонов. [12]
- Первая миссия ЕКА по ежедневной реконфигурации орбитальной FPGA. [9]
- Первая миссия под управлением европейской системы управления полетами нового поколения EGS-CC. [13]
- Первое орбитальное декодирование и обработка сигналов наземных аварийных радиобуев. [14]
- Первый доступ к API-интерфейсу «земля-космос» к размещенному на орбите приложению «Программное обеспечение как услуга» (SaaS). [15]
Искусственный интеллект
- Первое развертывание нейронной сети на орбите для бортового искусственного интеллекта. [16]
- Первое бортовое машинное обучение для обучения на орбите контролируемых и неконтролируемых моделей. [16]
- Первая орбитальная модель искусственного интеллекта для FDIR. [16]
- Первая европейская обработка изображения методом глубокого обучения с использованием встроенной FPGA. [17]
- Первое переобучение бортовой модели искусственного интеллекта с использованием живых данных в полете. [18]
- Первое бортовое обновление ИНС (искусственной нейронной сети) в космосе в рамках институциональной миссии. [19]
- Первый встроенный генеративный искусственный интеллект (WGAN). [20]
- Первое повторное использование предварительно обученных нейронных сетей, изначально разработанных для наземных приложений. [20]
Протоколы и стандарты
- Первая миссия ЕКА, которая оперативно использовала CFDP (протокол доставки файлов CCSDS). [21]
- Первая миссия ЕКА, использующая CCSDS Mission Operations Services (MO) на борту, на линии космос-земля и на земле. [21]
- Первая орбитальная реализация протокола Spacewire поверх существующего соединения LVDS. [9]
- Первая миссия по использованию стандарта сжатия служебных данных CCSDS 124.0-B-1 (на основе POCKET +) на OPS-SAT-1. [22]
Информационная безопасность
- Первое пост-квантовое криптографическое решение KEM-TLS, продемонстрированное в космосе. [23]
- Первая орбитальная исследовательская платформа космической кибербезопасности. [24]
Примечательно
- Первая сделка на фондовом рынке, успешно совершенная в космосе. [25]
- Первая партия в шахматы на орбите. [26]
- Первый спутник, запускающий DOOM в космосе. [27]
Структура NanoSat MO (NMF)
Самая инновационная концепция OPS-SAT — это развертывание космического программного обеспечения в виде приложений. Европейское космическое агентство в сотрудничестве с Технологическим университетом Граца исследовало и разработало NanoSat MO Framework . [28]
NanoSat MO Framework (NMF) — это программная платформа для наноспутников, основанная на сервисах CCSDS Mission Operations. Он включает в себя комплект разработки программного обеспечения (SDK) для разработки экспериментов в виде приложений NMF, которые затем можно устанавливать, запускать и останавливать в космосе. Платформа также включает в себя возможности мониторинга и управления приложениями, которые позволят экспериментаторам с Земли контролировать свое программное обеспечение, когда оно работает в космосе. [29]
Образ системы OPS-SAT поставляется с NanoSat MO Framework, который взаимодействует со всеми системами полезной нагрузки OPS-SAT и предоставляет ее в виде сервисов приложению экспериментатора. NanoSat MO Framework обеспечивает простую интеграцию других библиотек и приложений. При разработке экспериментов можно использовать NMF SDK, в состав которого входит симулятор, обеспечивающий большую часть функций платформы, доступных экспериментатору. Симулятор позволяет разработчикам создавать свои приложения NMF без необходимости доступа к современной аппаратной платформе испытательного стенда спутников.
На местах EUD4MO предоставит веб-решение для мониторинга и управления приложениями NMF. Экспериментаторы OPS-SAT смогут управлять процессом с помощью своего веб-браузера.
Смотрите также
Рекомендации
- ^ аб "ОПС-САТ". ЕКА . 27 апреля 2017 года . Проверено 19 сентября 2017 г.
- ^ Миссия экзопланеты CHEOPS достигла ключевых этапов на пути к запуску в 2017 году. ЕКА , 11 июля 2014 г.
- ^ ХЕОПС прибыл в Куру. Барбара Вонарбург. 16 октября 2019 г.
- ^ "ХЕОПС полетит на ракете Союз" . cheops.unibe.ch . 6 апреля 2017 года. Архивировано из оригинала 17 сентября 2017 года . Проверено 19 сентября 2017 г.
- ^ ХЕОПС - Статус и сводка миссии
- ^ abc Эванс, Дэвид; Лабреш, Жорж; Младенов, Том; Маршк, Доминик; Зеленевский Владимир; Ширадхонкар, Васундхара (2022). OPS-SAT LEOP и ввод в эксплуатацию: реализация проекта наноспутника в контексте космического агентства. Малая спутниковая конференция. Университет штата Юта, Логан, Юта . Проверено 21 января 2024 г.
- ^ «ESAW 2017» (PDF) . ЕКА . 20 июня 2017 г. Проверено 19 декабря 2017 г.
- ^ «Летающая лаборатория OPS-SAT выиграла Международную премию SpaceOps 2023» . ЕКА . Проверено 21 января 2024 г.
- ^ abc «Важные новинки OPS-SAT». Европейский центр космических операций . Проверено 21 января 2024 г.
- ^ «Как стать экспериментатором на OPS-SAT». Европейское космическое агентство . Проверено 21 января 2024 г.
- ^ «OPS-SAT - открытие спутника для доступа в Интернет» (PDF) . Европейское космическое агентство . Проверено 21 января 2024 г.
- ^ Коэльо, Сезар; Куделка, Отто; Мерри, Марио (2017). «Среда NanoSat MO: когда OBSW превращается в приложения». Аэрокосмическая конференция IEEE 2017 . стр. 1–8. дои : 10.1109/AERO.2017.7943951 . Проверено 21 января 2024 г.
- ^ «Первое испытание нового космического мозга Европы». Европейское космическое агентство . Проверено 21 января 2024 г.
- ^ Младенов, Том; Эванс, Дэвид; Зеленевский, Владимир (2022). «Внедрение радиопоисково-спасательного приемника GNU в космической лаборатории OPS-SAT ЕКА». Журнал IEEE по аэрокосмическим и электронным системам . 37 (5): 4–12. дои : 10.1109/AESM.2022.9684957 . Проверено 21 января 2024 г.
- ^ Лабреш, Жорж; Альварес, Сезар Гусман (2023). SaaSyML: Программное обеспечение как услуга для машинного обучения на борту космического корабля OPS-SAT. Аэрокосмическая конференция IEEE 2023. стр. 1–9. дои : 10.1109/AERO55745.2023.10115531 . Проверено 21 января 2024 г.
- ^ abc Лабреш, Жорж; Эванс, Дэвид; Маршк, Доминик; Младенов, Том; Ширадхонкар, Васундхара; Сото, Танги; Зеленевский, Владимир (2022). «Автономность космического корабля OPS-SAT с TensorFlow Lite, обучением без учителя и машинным обучением в режиме онлайн». Аэрокосмическая конференция IEEE 2022 (AERO) . стр. 1–17. дои : 10.1109/AERO53065.2022.9843402.
- ^ Лемэр, Эдгар; Моретти, Матье; Дэниел, Лайонел; Мирамон, Бенуа; Милле, Филипп; Ферезен, Фредерик; Билаварн, Себастьян (2020). «Гибридный ускоритель нейронных сетей на основе FPGA для классификации встроенных спутниковых изображений». Международный симпозиум IEEE по схемам и системам (ISCAS) 2020 года . стр. 1–5. doi : 10.1109/ISCAS45731.2020.9180625.
- ^ Какер, Шриям; Мередит, Алекс; Кахой, Керри; Лабреш, Жорж (2022). Алгоритмы машинного обучения обработки изображений на борту OPS-SAT. Малая спутниковая конференция . Проверено 21 января 2024 г.
- ^ «Первое бортовое обновление ИНС в космосе в рамках институциональной миссии». ИРТ Сент-Экзюпери . Проверено 21 января 2024 г.
- ^ аб Лабреш, Жорж. «Генераторный искусственный интеллект и автоэнкодеры для шумоподавления изображений на борту космического корабля OPS-SAT-1 Европейского космического агентства». Гитхаб . Проверено 21 января 2024 г.
- ^ Аб Маршк, Доминик; Эванс, Дэвид; Младенов, Том; Лабреш, Жорж; Зеленевский Владимир; Ширадхонкар, Васундхара (2022). Службы MO и CFDP в действии на OPS-SAT. Малая спутниковая конференция . Проверено 21 января 2024 г.
- ^ Эванс, Дэвид; Лабреш, Жорж; Маршк, Доминик; Бамменс, Сэм; Эрнандес-Кабронеро, Мигель; Зеленевский Владимир; Ширадхонкар, Васундхара; Старчик, Миленко; Хенкель, Максимилиан (2022). Внедрение нового стандарта сжатия служебных данных CCSDS 124.0-B-1 (на основе POCKET+) на OPS-SAT-1. Малая спутниковая конференция . Проверено 21 января 2024 г.
- ^ Терзо, Ноэми (2023). «Разработка и демонстрация на орбите постквантового криптографического решения на основе KEMTLS-PDK для повышения безопасности спутниковой связи». Туринский политехнический университет . Проверено 21 января 2024 г.
- ^ Калабрезе, Маттео; Кавальератос, Георгиос; Фалько, Грегори. Кибератака с размещенной полезной нагрузкой на спутники. Форум AIAA SCITECH 2024. дои : 10.2514/6.2024-0270 . Проверено 21 января 2024 г.
- ^ «Торговля в космосе: ЕКА поддерживает европейский бизнес». Европейский центр космических операций . Проверено 21 января 2024 г.
- ^ «Первая игра в шахматы на орбите». Шахматы-ОПС . Проверено 21 января 2024 г.
- ^ Вааге, Олафур. «ОПС-САТ ДУМ». Гитхаб . Проверено 21 января 2024 г.
- ^ "Структура NanoSat MO" . Проверено 19 декабря 2017 г.
- ^ Коэльо, Сезар; Куделка, Отто; Мерри, Марио (2017). «NanoSat MO Framework: когда OBSW превращается в приложения». Аэрокосмическая конференция IEEE 2017 . стр. 1–8. дои : 10.1109/AERO.2017.7943951. ISBN 978-1-5090-1613-6. S2CID 9033794.
Внешние ссылки
- Развивающаяся технология программного обеспечения OPS-SAT для эксплуатации космических аппаратов
- Статья OPS-SAT на eoPortal от ESA
