Inovativní nanodružice bude testovat kosmický software
Jak otestovat revoluční software pro družici v co nejreálnějších podmínkách? A proč rovnou nepostavit skutečný satelit? Nový model vyvinutý na půdě ESA slibuje přinést evropskému kosmickému průmyslu zcela nové příležitosti k testování software během skutečného letu vesmírem.
Typický obrázek družice 21. století ukazuje elegantní design, tenoučké panely slunečních baterií, superšpičkové komponenty a jen tu nejlepší digitální elektroniku. A samozřejmě, že palubní software musí být představitelem toho nejlepšího dostupného.
Špatně. Nebo – přinejlepším – realita je mnohem přízemnější: software na dnešních družicích je bezesporu kvalitní, ale jen zřídkakdy používá nejnovější operační systémy, programovací jazyky nebo rozhraní.
„Software pro použití v kosmu je obecně poměrně starý, protože je vybíraný na základě vysoké spolehlivosti, prokazatelné stability a robustnosti – a nikoliv podle toho, zdali používá nejnovější programovací jazyky a technologie,“ uvádí Dave Evans, který působí ve středisku ESA ESOC (European Space Operations Centre) jako technik v oblasti návrhů misí.
„ESA pro řízení družic stále používá standard PUS (Packet Utilisation Standard), který byl definovaný již v roce 1994.“
„Přitom software pro pozemní aplikace se od té doby naprosto změnil. Ostatně, kdo ještě dnes používá software z roku 1994? Tehdy byly standardem osobní počítače vybavené operačním systémem Windows 3.1 a počítače hojně využívaly 3,5palcové diskety.“
Spolehlivé, vyzkoušené a prověřené řešení
Je mnoho důvodů, proč se na družicích stále používají desítky let staré, odzkoušené a důvěryhodné softwarové systémy založené na starých technických standardech.
Rozhodně to není tím, že by konstruktéři a stavitelé družic nebyli inovativní. Právě naopak: mnohé z nejlepších nápadů a zlepšení v oblasti vývoje software přišly právě z kosmického průmyslu.
„Jenže když dojde na software kritický pro úspěch mise, existuje zcela pochopitelná averze k riziku,“ vysvětluje vedoucí divize letových datových systémů v ESOC Mario Merri.
„Nikdo nechce používat nový a dosti pravděpodobně také problematický software na kosmické misi, která stojí mnoho miliónů euro.“
Tradičně je přitom jednou z největších bariér, která stojí v cestě nejnovějším verzím software do vesmíru, nedostatek příležitostí pro testování nových nástrojů, systémů a postupů.
Napodobit reálné podmínky kosmického letu v pozemském simulátoru je přitom obtížné a nákladné – a přitom právě toto nový kosmický software potřebuje.
Inovativní nanodružice z dílny ESA
A přesně toto je oblast, kde inovativní návrh nanosatelitů ESA slibuje podat pomocnou ruku konstruktérům družic, inženýrům nebo výrobcům družic či jejich komponent.
Družice Ops-Sat (Operations Satellite) je navržena tak, aby umožňovala kontrolované testování a ověřování kritického palubního a pozemního software.
Návrh satelitu vychází z rozměrové platformy CubeSat (Ops-Sat bude mít rozměry 30 krát 10 krát 10 centimetrů) a bude stát nesrovnatelně méně, než tradiční plnohodnotné družice.
„Tajemství družice Ops-Sat je v tom, že bude schopná rychle a snadno obnovit normální provoz v případě, že se objeví nějaká chyba v testovaném software. Kromě toho se chystáme použít zcela běžné komerčně dostupné procesory, které nám poskytnou mnohem větší výpočetní výkon ve srovnání s běžnými družicemi,“ vysvětluje Dave.
„Můžeme snadno vyměnit celý palubní software za nový prakticky každý den. Díky tomu mohou programátoři pracovat na vyladění svého produktu ve zcela reálném, ale zároveň naprosto bezpečném prostředí.“
Družice Ops-Sat už vzbudila odpovídající zájem v evropském kosmickém průmyslu, kterému nabízí možnosti vyzkoušení nových konceptů, nápadů a produktů, které mají v dnešních podmínkách problém dostat se do standardu při konstrukci satelitů.
To může mít za důsledek snížení nákladů a urychlení inovací v oblasti řízení družic.
Ops-Sat: za málo peněz hodně muziky
Kdy se můžeme dočkat družice Ops-Sat přímo na oběžné dráze?
„Počítáme se zahájením vývoje v roce 2013, ale již na letošní rok připravujeme některé předvývojové zkoušky kritických komponentů,“ uvádí Mario.
„Pokud všechno půjde podle plánu a podaří se nám zajistit vhodnou nosnou raketu, mohli bychom mít operační družici ve vesmíru počátkem roku 2015.“
„Projekt Ops-Sat přináší velmi vysokou hodnotu a vynikající návratnost investice – a navíc pomůže evropskému průmyslu zavést uvádět inovativní software do praxe.“
