Duas tecnologias comprovadas foram combinadas para criar uma nova tecnologia promissora que poderia enfrentar os desafios de navegação futuros no espaço profundo. Também pode ajudar a demonstrar - pela primeira vez - comunicações de raios-X no espaço, uma capacidade que permitiria a transmissão de gigabits por segundo em todo o sistema solar.

A nova tecnologia, chamado NavCube, combina o SpaceCube da NASA, uma plataforma de computação de vôo reconfigurável e rápida, com o receptor de voo Navigator Global Positioning System (GPS). O Navigator GPS usa o sinal GPS para permitir o posicionamento autônomo a bordo, navegação, e tempo, mesmo em áreas de sinal fraco. Considerada uma das tecnologias capacitadoras na missão da agência Magnetospheric Multi-Scale (MMS), O Navigator GPS foi recentemente incluído no Guiness World Records para o GPS de maior altitude.

"O NavCube é mais flexível do que os navegadores anteriores por causa de seus amplos recursos computacionais. Além disso, porque adicionamos a capacidade de processar sinais GPS modernizados, NavCube tem o potencial de melhorar significativamente o desempenho em baixa, e especialmente, altitudes elevadas, potencialmente até mesmo para a área do espaço perto da lua e das órbitas lunares, "disse Luke Winternitz, Arquiteto-chefe do Navigator.

"Este novo produto é um poster de nossos esforços de pesquisa e desenvolvimento, "adicionou Peter Hughes, o diretor de tecnologia do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, cuja organização financiou o desenvolvimento de todas as três tecnologias e nomeou a equipe NavCube como a vencedora deste ano do prêmio "Inovadores do Ano" de sua organização. "Tanto o SpaceCube quanto o Navigator já provaram seu valor para a NASA. Agora, a combinação dos dois dá à NASA outra ferramenta. a possibilidade de que possa ajudar a demonstrar as comunicações de raios-X no espaço - uma tecnologia na qual também temos interesse - é particularmente empolgante. "

Esta tecnologia promissora está programada para voar como um dos vários experimentos em um palete externo a ser implantado na Estação Espacial Internacional em 2018. Uma unidade NavCube demonstrará suas capacidades de navegação e processamento proporcionadas pela fusão de seus pais tecnológicos, enquanto o outro poderia fornecer dados de tempo precisos para um experimento demonstrando comunicações de raios-X, ou XCOM.

"Um casamento feito no céu"

Como parte da demonstração potencial do XCOM, O NavCube controlará os componentes eletrônicos de um dispositivo chamado Fonte Modulada de Raios-X, ou MXS, que gera pulsos de raios-X de disparo rápido, ligando e desligando muitas vezes por segundo. Essas pulsações de disparo rápido podem ser usadas para codificar bits digitais para transmissão de dados. Foi desenvolvido como um teste para validar o Explorador de Composição Interior com estrela de nêutrons da NASA, ou NICER, que estudará principalmente estrelas de nêutrons e seus parentes próximos girando rapidamente, pulsares, quando for lançado como uma carga útil de estação espacial anexada em 2017.

XCOM é uma das duas demonstrações de tecnologia que os principais investigadores da NICER, Keith Gendreau e Zaven Arzoumanian, desejam demonstrar com a NICER. Para demonstrar o XCOM unilateral, a equipe instalará o MXS no palete de experimentos, onde transmitirá dados por meio de raios-X para os receptores do NICER posicionados a 166 pés de distância, no lado oposto da estrutura da estação espacial.

O trabalho do NavCube é rodar o botão liga e desliga do MXS, disse Jason Mitchell, um engenheiro da Goddard que ajudou a avançar o MXS. Como o NavCube combina a computação de alta velocidade do SpaceCube com a capacidade do Navigator de rastrear sinais de GPS, a equipe também quer fazer experiências com alcance de raios-X, uma técnica para medir distâncias entre dois objetos.

"O NavCube forneceu a melhor solução para executar este experimento, "Mitchell disse." A combinação dessas tecnologias poderosas foi um casamento feito no céu. "

Embora a maior parte da tecnologia esteja pronta, a equipe ainda está buscando financiamento adicional para concluir um MXS pronto para uso no espaço, incluindo seu alojamento e fonte de alimentação de alta tensão. "Temos a maior parte do hardware, mas precisa de um pouco mais de suporte para completar o pacote XCOM, "disse Jenny Donaldson, quem está liderando o desenvolvimento da carga útil do NavCube. "Esta é uma grande oportunidade de demonstrar o NavCube e, se tudo correr como planejado, Comunicações de raios-X, " ela disse.

Herança rica

NavCube traça sua linhagem para duas tecnologias já comprovadas:SpaceCube 2.0 e Navigator GPS. SpaceCube 2.0, um em uma família de processadores integrados, é 10 a 100 vezes mais rápido do que os processadores de voo tradicionais. Tendo voado muitas vezes antes, incluindo em paletes de experimentos anteriores, A SpaceCube agora desfruta de uma lista crescente de clientes, incluindo futuras missões de manutenção robótica de alto perfil.

O receptor Navigator GPS Flight foi projetado propositalmente para detectar, adquirir, e rastrear sinais GPS fracos para a missão MMS da NASA. O Navigator agora está fornecendo informações de posicionamento para as quatro espaçonaves que devem voar em um determinado, formação de vôo em terras altas para coletar dados científicos. Desde o lançamento do MMS, O Navigator estabeleceu recordes - uma conquista recentemente reconhecida pelo Guinness World Records por fornecer o ponto de GPS de maior altitude. No ponto mais alto da órbita MMS, O Navigator rastreou até 12 satélites GPS. A equipe esperava inicialmente detectar não mais do que dois ou três satélites GPS.

Barry Geldzahler, cientista-chefe e tecnólogo-chefe do Programa de Comunicação e Navegação Espacial (SCaN) da NASA, que também forneceu financiamento adicional para este projeto, vi os benefícios que essa tecnologia poderia trazer para a NASA desde o início.

"Sabíamos que a velocidade de processamento do SpaceCube e a capacidade de rastreamento do Navigator poderiam ser uma combinação poderosa, "disse Geldzahler." A próxima tarefa era descobrir como torná-lo menor e aumentar a sensibilidade para aplicações de missão mais flexíveis. "

"No momento, precisávamos de um mais robusto, plataforma de processamento extensível e reprogramável, "adicionou Monther Hasouneh, Líder de hardware da NavCube. "O SpaceCube já estava lá. Além disso, descobrimos que as missões usando o SpaceCube 2.0 como processador de dados científicos também poderiam se beneficiar de um receptor GPS como um complemento de baixo custo, " ele adicionou.

Hasouneh e sua equipe portaram o software e firmware Navigator para a plataforma reprogramável SpaceCube e desenvolveram um cartão de radiofrequência GPS compatível - e, ao fazer isso, tamanho do Navigator reduzido. A equipe também adicionou novos recursos de sinal de GPS e aumentou a sensibilidade do Navigator para torná-lo apropriado para uma gama mais ampla de aplicações.