Twee bewezen technologieën zijn gecombineerd om een ​​veelbelovende nieuwe technologie te creëren die toekomstige navigatie-uitdagingen in de verre ruimte kan aangaan. Het kan ook helpen om - voor het eerst - röntgencommunicatie in de ruimte aan te tonen, een mogelijkheid die de overdracht van gigabits per seconde door het hele zonnestelsel mogelijk zou maken.

De nieuwe technologie, genaamd NavCube, combineert NASA's SpaceCube, een herconfigureerbaar en snel vluchtcomputerplatform, met de Navigator Global Positioning System (GPS) vluchtontvanger. Navigator GPS gebruikt het GPS-signaal om autonome positionering aan boord mogelijk te maken, navigatie, en timing, zelfs in gebieden met een zwak signaal. Beschouwd als een van de ondersteunende technologieën op de vlaggenschip Magnetospheric Multi-Scale (MMS) missie van het bureau, Navigator GPS is onlangs opgenomen in het Guiness World Records voor de hoogste GPS-fix.

"NavCube is flexibeler dan eerdere Navigators vanwege de ruime rekenbronnen. omdat we de mogelijkheid hebben toegevoegd om gemoderniseerde GPS-signalen te verwerken, NavCube heeft het potentieel om de prestaties aanzienlijk te verbeteren bij lage, En in het bijzonder, Grote hoogtes, mogelijk zelfs naar het gebied van de ruimte in de buurt van de maan en maanbanen, " zei Luke Winternitz, Hoofdarchitect van Navigator.

"Dit nieuwe product is een voorbeeld van onze onderzoeks- en ontwikkelingsinspanningen, " voegde Peter Hughes eraan toe, de chief technology officer bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, wiens organisatie de ontwikkeling van alle drie de technologieën financierde en het NavCube-team dit jaar uitriep tot de winnaar van de "Innovators of the Year"-prijs van zijn organisatie. "Zowel SpaceCube als Navigator hebben hun waarde voor NASA al bewezen. Nu geeft de combinatie van de twee NASA een ander hulpmiddel. de mogelijkheid dat het zou kunnen helpen om röntgencommunicatie in de ruimte te demonstreren - een technologie waarin we ook interesse hebben - is bijzonder opwindend."

Deze veelbelovende technologie is gepland om te vliegen als een van de verschillende experimenten op een externe pallet die in 2018 op het internationale ruimtestation zal worden ingezet. Een NavCube-eenheid zal zijn navigatie- en verwerkingscapaciteiten demonstreren die worden geboden door de fusie van zijn technologische ouders, terwijl de andere mogelijk nauwkeurige timinggegevens zou kunnen leveren voor een experiment dat röntgencommunicatie aantoont, of XCOM.

"Een match gemaakt in de hemel"

Als onderdeel van de mogelijke XCOM-demonstratie, NavCube zal de elektronica aansturen voor een apparaat genaamd de gemoduleerde röntgenbron, of MXS, die snelvuur-röntgenpulsen genereert, vele malen per seconde in- en uitschakelen. Deze snelvuurpulsaties kunnen worden gebruikt om digitale bits te coderen voor het verzenden van gegevens. Het werd ontwikkeld als een testbed om NASA's Neutron-star Interior Composition Explorer te valideren, of LEUK, die voornamelijk neutronensterren en hun snel ronddraaiende verwanten zullen bestuderen, pulsars, wanneer het in 2017 wordt gelanceerd als een bijgevoegde lading van het ruimtestation.

XCOM is een van de twee technologiedemonstraties die NICER-hoofdonderzoekers Keith Gendreau en Zaven Arzoumanian willen demonstreren met NICER. Om eenrichtings-XCOM te demonstreren, het team zal MXS op de experimentpallet installeren, waar het gegevens via röntgenstralen naar de ontvangers van NICER zal verzenden die 50 meter verderop aan de andere kant van de truss van het ruimtestation zijn geplaatst.

De taak van NavCube is om de aan- en uitschakelaar van MXS te gebruiken, zei Jason Mitchell, een ingenieur bij Goddard die de MXS vooruit hielp. Omdat NavCube de high-speed computing van SpaceCube combineert met de mogelijkheid van Navigator om GPS-signalen te volgen, het team wil ook experimenteren met röntgenbereik, een techniek om afstanden tussen twee objecten te meten.

"NavCube bood de beste oplossing voor het uitvoeren van dit experiment, Mitchell zei. "De combinatie van deze krachtige technologieën was een huwelijk gemaakt in de hemel."

Hoewel de meeste technologie klaar is, het team is nog steeds op zoek naar aanvullende financiering om een ​​ruimteklare MXS te voltooien, inclusief de behuizing en hoogspanningsvoeding. "We hebben de meeste hardware, maar wat meer ondersteuning nodig hebben om het XCOM-pakket te voltooien, " zei Jenny Donaldson, die de ontwikkeling van de NavCube-payload leidt. "Dit is een geweldige kans om NavCube te demonstreren en, als alles volgens plan verloopt, Röntgencommunicatie, " ze zei.

Rijk erfgoed

NavCube vindt zijn oorsprong in twee reeds bewezen technologieën:SpaceCube 2.0 en Navigator GPS. SpaceCube 2.0, één in een familie van processors aan boord, is 10 tot 100 keer sneller dan meer traditionele vluchtprocessors. Ik heb al vaker gevlogen, ook op eerdere experimentpallets, SpaceCube heeft nu een groeiende lijst van klanten, inclusief toekomstige spraakmakende robotservicemissies.

De Navigator GPS Flight-ontvanger is speciaal ontworpen om te detecteren, verkrijgen, en volg zwakke GPS-signalen voor NASA's MMS-missie. Navigator geeft nu positie-informatie aan de vier ruimtevaartuigen die in een bepaald, high-earth vluchtformatie om wetenschappelijke gegevens te verzamelen. Sinds de lancering van MMS, Navigator heeft records gevestigd - een prestatie die onlangs is erkend door het Guinness World Records voor het leveren van de GPS-fix op de hoogste hoogte. Op het hoogste punt van de MMS-baan, Navigator heeft maar liefst 12 GPS-satellieten gevolgd. Het team verwachtte oorspronkelijk niet meer dan twee of drie GPS-satellieten te detecteren.

Barry Geldzahler, hoofdwetenschapper en hoofdtechnoloog voor NASA's Space Communication and Navigation (SCaN) -programma, die ook aanvullende financiering voor dit project heeft verstrekt, zag al vroeg de voordelen die deze technologie voor NASA zou kunnen opleveren.

"We wisten dat de verwerkingssnelheid van SpaceCube en de trackingmogelijkheden van Navigator een krachtige combinatie zouden kunnen zijn, "zei Geldzahler. "De volgende taak was om erachter te komen hoe het kleiner kan worden gemaakt en de gevoeligheid kan worden vergroot voor flexibelere missietoepassingen."

"Destijds, we hadden behoefte aan een robuuster, herprogrammeerbaar en uitbreidbaar verwerkingsplatform, " voegde Monther Hasouneh toe, NavCube's hardware-lead. "SpaceCube was er al. Verder we dachten dat missies die SpaceCube 2.0 gebruiken als wetenschappelijke gegevensverwerker ook baat zouden kunnen hebben bij een GPS-ontvanger als goedkope toevoeging, " hij voegde toe.

Hasouneh en zijn team hebben de Navigator-software en -firmware naar het herprogrammeerbare SpaceCube-platform geporteerd en een compatibele GPS-radiofrequentiekaart ontwikkeld - en daarbij verkleinde Navigator's grootte. Het team heeft ook nieuwe GPS-signaalmogelijkheden toegevoegd en de gevoeligheid van Navigator verbeterd om het geschikt te maken voor een breder scala aan toepassingen.