Quando o Ingenuity Mars Helicopter da NASA pairou sobre o Planeta Vermelho em 19 de abril em sua viagem inaugural, o momento foi saudado como a primeira instância de alimentação, vôo controlado em outro planeta. Descobrir como voar em Marte, onde o ar é rarefeito, mas a gravidade é cerca de um terço da da Terra, levou anos de trabalho. Junto com o desafio de desenvolver um ofício à altura da tarefa, a missão precisava de software para tornar possíveis os voos sem precedentes.

Então eles se voltaram para F Prime, um reutilizável, framework de software de vôo multi-missão projetado para CubeSats, pequena nave espacial, e instrumentos. O programa foi desenvolvido inicialmente em 2013 por uma equipe liderada por Tim Canham no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA no sul da Califórnia com o objetivo de criar um portátil, opção de arquitetura de software flexível que permitiria aos componentes escritos para um aplicativo serem reutilizados facilmente em outros aplicativos e executados em uma variedade de processadores.

Em 2017, a equipe pressionou para que F Prime fosse lançado como código aberto, o que significa que qualquer pessoa pode acessar livremente o código-fonte do software, permitindo colaboradores externos, universidades, e o público em geral a usar a estrutura em seus próprios projetos. É um dos centenas de códigos que a NASA disponibiliza ao público gratuitamente, tanto como código aberto quanto por meio de seu catálogo de software.

"O F Prime permitiu muitos objetivos que tínhamos no JPL para projetar uma arquitetura de vôo multi-missão verdadeiramente reutilizável com o bônus adicional de colaboração de código aberto e visibilidade proporcionada pelo projeto Mars Helicopter, "Canham disse." É uma espécie de vitória de código aberto, porque estamos usando um sistema operacional de código aberto e uma estrutura de software de voo de código aberto, e peças comerciais voadoras que você pode comprar na prateleira, se você quiser fazer isso algum dia. "(O helicóptero carrega uma combinação de componentes feitos sob medida e prontos para uso - muitos do mundo da tecnologia de telefonia celular - incluindo suas duas câmeras.)

Antes da Ingenuidade, F Prime (também escrito como F ') já havia sido colocado em seus ritmos de nave espacial, operando com sucesso a bordo do instrumento dispersor ISS RapidScat na Estação Espacial Internacional desde 2014 e do JPL ASTERIA CubeSat em 2017. Olhando para o futuro, F Prime está programado para rodar em projetos incluindo o Lunar Flashlight CubeSat da NASA, que procurará por gelo de superfície nas crateras da Lua; a agência Near-Earth Asteroid Scout CubeSat, que mapeará um asteróide; e, potencialmente, o instrumento Ocean Worlds Life Surveyor do JPL, o que ajudaria na busca de vida à base de água em nosso sistema solar.

Aadil Rizvi, líder de software de voo para Lanterna Lunar e NEA Scout no JPL, afirma que a F Prime fornece uma solução pronta para uso para vários serviços de software de voo, como comandar, telemetria, parâmetros, e sequenciamento para a espaçonave. Há também uma espécie de ferramenta de "autocodificação" que torna o F Prime altamente portátil para uso em missões.

"Isso torna muito fácil inserir um componente de software de algo como Mars Helicopter em um software de voo de outra missão, como Lunar Flashlight, ou disponibilizar o componente para uso de código aberto por qualquer pessoa que use o F Prime, "Rizvi disse." E é muito legal que uma parte significativa do software usado no helicóptero de Marte seja idêntico ao software em outra espaçonave indo para a Lua, ou um asteróide, ou sentado na mesa de um aluno. "

As universidades veem os benefícios do F Prime

Desde sua estreia com o código aberto, F Prime começou gradualmente a ganhar força como uma opção de software de voo útil para projetos de universidades e estudantes.

Na Georgia Tech, uma equipe incorporou F Prime em seu GT1 CubeSat, pretende servir como um exercício de educação que irá transportar uma carga útil de rádio amador interativo e automático.

"Escolhemos o F Prime depois de avaliar um punhado de estruturas de software de voo, incluindo a opção de escrever o nosso do zero, "disse Sterling Peet, Membro do corpo docente de pesquisa da Georgia Tech e líder de software para GT1. "Não temos recursos para construir todo esse código do zero, usar, e testá-lo para garantir os níveis necessários de confiabilidade internamente. Mas usando F Prime, podemos alavancar o legado que ele possui e também contribuir com nossos testes e benefícios relacionados para a comunidade e o projeto F Prime. "

Uma equipe liderada por estudantes da Carnegie Mellon University escolheu a F Prime para operar seu Iris Lunar Rover, um pequeno robô projetado para provar a viabilidade de nano-rovers na exploração planetária. “Foi uma opção viável com um link direto para os criadores, então decidimos usá-lo nós mesmos, "disse o vice-gerente de programa da Iris, Raewyn Duvall.

F Prime controlará o rover enquanto grava dados e monitora sua integridade.

"O fato de ser de código aberto nos deu uma ampla gama de exemplos para basear nossos próprios módulos e nos permitiu usar o fórum para obter respostas rápidas sem ter que nos preocupar com possíveis cobranças de serviço de suporte apenas para obter respostas a perguntas que possamos ter , "Duvall disse.

O supervisor do grupo de software de voo em pequena escala da JPL, Jeff Levison, vê as parcerias universitárias como as da Georgia Tech e Carnegie Mellon como uma via de mão dupla:JPL fornece expertise em sistemas de voo líder mundial para engenheiros iniciantes, e depois ao longo da linha, esses futuros engenheiros podem acabar trazendo seus talentos e uma compreensão do trabalho do F Prime para iniciar uma carreira no JPL.

"F Prime não é uma arquitetura fácil de aprender, portanto, um aluno que consegue dominá-lo e criar um projeto de trabalho sólido tem um potencial incrível para uma organização como o JPL, "disse Duvall da Carnegie Mellon." Muitos de nossos alunos trabalhando em Iris que aprenderam F Prime expressaram interesse em se inscrever no JPL, o que, acredito, prova o valor do F Prime como ferramenta de recrutamento. "