ESA's volgende missie, de miniatuur GomX-4B, omvat een piggyback-experiment om te testen hoe goed alledaagse commerciële computergeheugens presteren in de met straling doordrenkte omgeving van de ruimte.

Klaar om te worden gelanceerd vanuit China deze vrijdag, GomX-4B is opgebouwd uit zes standaard 10 cm CubeSat-units door GomSpace in Denemarken.

Het belangrijkste doel is het testen van radioverbindingen tussen satellieten en microvoortstuwing, maar GomX-4B heeft ook een kleine, goedkoop maar belangrijk secundair experiment:een enkel elektronicabord van 10x10cm met 12 computerflashgeheugens, bestaande uit drie voorbeelden van vier verschillende typen, elk gekocht voor een paar euro.

bekend als Chimera, dit experiment zal testen hoe dergelijke 'commerciële kant-en-klare' onderdelen omgaan met bombardementen van hoogenergetische elektrisch geladen atoomdeeltjes van de zon en de verre ruimte. Een speciaal voor de ruimte gekwalificeerde monitoringchip zal de prestaties van de tientallen geheugens registreren.

"Interactie met geladen deeltjes kan 'bit flips' in computergeheugen veroorzaken, fouten introduceren, " legt Chimera-teamlid Tomasz Szewczyk uit.

"We voeren grondtesten en softwaremodellering uit om te begrijpen hoe verschillende componenten worden beïnvloed door straling, maar er gaat niets boven echt testen in de ruimte.

"Er is een toenemende druk om meer kant-en-klare onderdelen in een baan om de aarde te gebruiken, omdat ze in theorie goedkoper en capabeler zijn dan in de ruimte ontworpen onderdelen, maar er zijn vraagtekens over hun betrouwbaarheid.

"Bijvoorbeeld, verschillende batches van hetzelfde onderdeel kunnen radicaal verschillende reacties hebben op geladen deeltjes, gebaseerd op kleine variaties in de grondstoffen of het productieproces. Daarom vliegen we drie versies van elke herinnering."

Toen duidelijk werd dat er een kans was om op GomX-4B te vliegen, Chimera werd in een jaar gebouwd en getest, waarbij de data-engineers van ESA samenwerken met experts op het gebied van kwaliteitsborging. Het bord is geassembleerd door gecertificeerde ESA-ingenieurs, met omgevingstests voor lancering en ruimteomstandigheden met behulp van schudtafels en thermische vacuümkamers.

"ESA-missies hebben al veel verschillende kant-en-klare onderdelen gebruikt, zeker in de afgelopen twee decennia, " zegt computerwetenschapper Gianluca Furano. "Al het massageheugen van de huidige vliegende missies bestaat uit puur commerciële flitsapparaten, bijvoorbeeld.

"En op dit moment zijn er onderdelen waar we simpelweg geen alternatief hebben dat geschikt is voor de ruimte. Het probleem is dat kant-en-klare onderdelen veel testen moeten ondergaan om er zeker van te zijn dat ze aan de benodigde prestaties en betrouwbaarheid, en dit kan betekenen dat hun kosten per eenheid veel hoger uitvallen."

In aanvulling, de mogelijkheden van in de ruimte gekwalificeerde onderdelen lopen doorgaans meerdere generaties achter op kant-en-klare onderdelen, die profiteren van de verdubbeling van de transistors per chip om de twee jaar of minder.

Een benadering is om commerciële apparaten te gebruiken en methoden te bedenken om ze het beste te gebruiken voor ruimtetoepassingen, vaak met hulp van fabrikanten. Bijvoorbeeld, programmeerbare chips die bekend staan ​​als 'field-programmeerbare poortarrays' kunnen foutdetectie- en correctiemechanismen hebben toegevoegd.

"Hoe meer kennis we hebben over hoe deze onderdelen zich gedragen bij ruimteoperaties, hoe meer we effectieve tegenmaatregelen kunnen ontwikkelen, ", voegt Gianluca toe.

"De aardse industrie raakt ook geïnteresseerd in dergelijke oplossingen. Voor grote datacenters die een enorme hoeveelheid geheugen gebruiken, kosmische straling stelt al betrouwbaarheidslimieten. Dergelijke effecten zullen ook een factor worden binnen chips voor veiligheidskritieke toepassingen, zoals zelfrijdende auto's."

"Vliegende technologie-experimenten op CubeSats openen een overvloed aan mogelijkheden om sneller toegang te krijgen tot de ruimte, en voordeliger, ", voegt Ali Zadeh van ESA toe. "Het multidisciplinaire karakter van dergelijke experimenten resulteert in spannende samenwerkingen binnen ons Agentschap."