Revolutie in Sistemele Avionice pentru Misiunile cu Roci si Balon Suborbital

BY: stiridinromania.ro In Magazin
NASA's new suborbital avionics system: A stack of computer components on a white background - CGI

O cantitate mare de date colectate de instrumentele științifice sensibile de astăzi prezintă o provocare în ceea ce privește manipularea datelor pentru sistemele de calcul și avionică ale misiunilor suborbitale cu rachete și baloane mici.

Astrofizicianul Alan Kogut de la Centrul de Zbor Spațial al NASA din Greenbelt, Maryland, a subliniat că încărcătura științifică devine din ce în ce mai mare și mai complexă, iar prioritare pentru comunitatea științifică a baloanelor este recuperarea rapidă a datelor.

Platformele științifice suborbitale oferă oportunități de testare cu costuri reduse și un timp scurt de reacție pentru a studia Pământul, sistemul nostru solar și universul. Inginerii de la NASA’s Wallops Flight Facility din Virginia dezvoltă sisteme noi, de capacitate superioară, pentru a prelucra, stoca și transmite acele date folosind Programul de Dezvoltare și Cercetare Internă IRAD.

Un efort mare de colectare a datelor necesită tipuri noi de senzori pentru a captura modele slabe în fondul cosmic de unde de microunde: cea mai veche lumină din cosmos, produsă cu 380.000 de ani după Big Bang, când universul s-a răcit suficient pentru a forma primele atomi.

Captarea polarizării – orientarea acestei lumini în raport cu traiectoria sa – ar trebui să arate modelele din starea cuantică originală a universului, a explicat Kogut. Dacă aceste modele sunt observate, ar putea indica o teorie cuantică a gravitației: ceva dincolo de teoria generală a relativității a lui Einstein.

Deși un balon înalt, plutind deasupra norilor, este un loc ideal pentru misiuni de a privi în spațiu fără perturbări din atmosfera Pământului, este și un loc bun pentru a fi lovit de raze cosmice pe care atmosfera noastră le filtrează. Aceste particule de înaltă energie se răspândesc în întregul structurilor solide ale încărcăturii balonului, producând semnale nedorite – zgomot – în detectoare.

Sistemul Avionic Comprehensiv pentru Baloane (CASBa) își propune să înlocuiască un sistem dezvoltat inițial în anii ’80, a declarat Sarah Wright, liderul tehnologiei suborbitale la NASA Wallops. CASBa va captura, prelucra și transmite gigabyte-uri în loc de capacitatea de megabyte-uri a sistemului curent. Construirea în jurul nucleelor computerelor furnizate comercial menține costurile misiunii reduse și reduce masa.

CASBa va oferi o varietate de opțiuni și configurații pentru diferitele nevoi ale misiunii, și va colabora cu software-ul de operare Core Flight System dezvoltat la NASA Goddard.

După ce va fi demonstrat într-un zbor cu balon vara aceasta, o versiune pentru rachete de sondaj va fi testată în 2025. Proiectele IRAD suplimentare vizează dezvoltarea de electronice de comutare a energiei mai eficiente și capacități de transmitere a datelor mai mari, care, luate împreună, completează restructurarea capacității de calcul și descărcare.

Large amounts of data collected by today’s sensitive science instruments present a data-handling challenge to small rocket and balloon suborbital mission computing and avionics systems.

Large amounts of data collected by today’s sensitive science instruments present a data-handling challenge to small rocket and balloon mission computing systems.

“Just generally, science payloads are getting larger and more complex,” said astrophysicist Alan Kogut, of NASA’s Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. “You’re always pushing the limit of what can be done, and getting their data back quickly is clearly a high priority for the balloon science community.”

Suborbital science platforms provide low-cost, quick-turnaround test opportunities to study Earth, our solar system, and the universe. Engineers at NASA’s Wallops Flight Facility in Virginia are developing new, higher-capacity systems to process, store, and transmit that data using the IRAD Internal Research and Development Program.

One high-data effort, Kogut said, requires new types of sensors to capture faint patterns within the cosmic microwave background: the oldest light in the cosmos, which was produced 380,000 years after the big bang, when the universe had cooled enough to form the first atoms.

Capturing the polarization — the orientation of this light relative to its path of travel — should show patterns from the original quantum state of the universe, he explained. If seen, these patterns could point the way to a quantum theory of gravity: something beyond Einstein’s general theory of relativity.

“Observing this polarization takes a lot of data,” Kogut said. “The results are limited by noise in any individual detector, so scientists are looking to fly as many as 10,000 detectors on a balloon to minimize that noise.”

While a high-altitude balloon floating high above the clouds is an ideal place for missions to stare into space without disturbances from Earth’s atmosphere, it’s also a good place to be hit by cosmic rays that our atmosphere filters out, he explained. These high-energy particles spatter throughout the balloon payload’s solid structures, producing unwanted signals — noise — in the detectors.

Faster, Lighter, Less Expensive

The CASBa, Comprehensive Avionic System for Balloons, aims to replace a system originally developed in the 1980s, said Sarah Wright, suborbital technology lead at NASA Wallops. CASBa will capture, process, and transmit gigabytes rather than the megabytes capacity of the current system. Building it around commercially supplied computer cores also keeps mission costs down while reducing mass, Wright added.

“That is the essence of sounding rocket and balloon science,” she said. “If it’s relatively inexpensive and off-the-shelf, scientists could put more resources into developing the science package.”

CASBa will provide a variety of options and configurations for different mission needs, she said and will work with the core Flight System operating software developed at NASA Goddard.

Once proven on a balloon flight this summer, a sounding rocket version will be tested in 2025. Additional IRAD projects seek to develop more efficient power-switching electronics and higher-data-rate transmission capabilities which, taken together, complete the computing and download capacity overhaul.

Engineer Ted Daisey leads the IRAD effort to integrate a commercially available computer the size of a credit card into their control module.

“We’re building this around a Raspberry Pi Compute Module 4, which is an industrial product intended for embedded systems,” Daisey said, “so it’s going to be very cost-effective for suborbital projects we do here at Wallops.”

Engineer Scott Hesh is developing the power switching unit to complement the Raspberry Pi CM4 computer. He described it as a modular switch that distributes the system’s power supply between up to eight different hardware systems. It uses programmable software “fuses” to protect components from overheating as well as hardware fuses to protect the power switching unit.

“The avionics package takes a little less space and less mass than a current sounding rocket system,” he said. “But it’s a game changer when it comes to implementing avionics and communication. Each module measures approximately 8 by 6 inches, which is much smaller compared to our current balloon systems.”

“This whole 21st century avionics system was designed based on our Wallops philosophy of fast, agile, and cost-effective solutions for our suborbital platforms,” Hesh added.

By Karl B. Hille

NASA’s Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.



Acest titlu a fost scris de inteligență artificială Chat GPT, unele date pot fi incorecte. Pentru stirea originala, verificati sursa: Link catre sursa

Sursa si foto: NASA

 În plus, ar putea să-ți placă
Loading RSS Feed

Recomandari STIRIdinROMANIA.ro

Semnal de alarmă pentru profesorii neadaptați digitalizării

Transformările digitale și dezvoltarea accelerată a inteligenței artificiale schimbă fundamental modul în care profesorii predau și interacționează cu...

Read More...
[FOTO] Mobilizare exemplară! Angajații Apelor Române Banat și elevii voluntari de la Braniște au curățat zonele de promenadă din Lugoj

Motocicliștii din Lugoj pornesc campania de ecologizare – Redeșteptarea

Potrivit unui studiu recent realizat de Organizația Mondială a Sănătății, România se află printre țările europene cu cea...

Read More...

România își consolidează vizibilitatea pe piața chineză prin participarea la târgul internațional de turism ITB China

România este promovată, în perioada 26–28 mai, la ITB China, cea mai importantă expoziție comercială dedicată profesioniștilor din industria...

Read More...

Leave a reply:

Your email address will not be published.

CAPTCHA ImageChange Image

Acest site folosește Akismet pentru a reduce spamul. Află cum sunt procesate datele comentariilor tale.

Mobile Sliding Menu

stiri & ziare online