OPS-SAT
OPS-SAT[1]
Инженерная модель OPS-SAT на испытательном стенде
Тип миссииТехнологический демонстратор
ОператорЕКА
Номер SATCAT44878
Веб-сайтwww.esa.int/Our_Activities/Operations/OPS-SAT
Свойства космического корабля
Автобус3U КубСат
ПроизводительГрацский технический университет , Австрия
Стартовая масса7 кг
Размеры96 мм × 96 мм × 290 мм
(3,8 дюйма × 3,8 дюйма × 11,4 дюйма)
Начало миссии
Дата запуска18 декабря 2019 г.
РакетаСоюз ВС23 [2] · [3]
Стартовая площадкаЦентр Пространственных Гайан
( Ensemble de Lancement Soyouz )
ПодрядчикАрианспейс [4] · [5]

OPS-SAT был CubeSat Европейского космического агентства (ESA), предназначенным для демонстрации улучшений в возможностях управления полетами, которые появятся, когда спутники смогут управлять более мощными бортовыми компьютерами. Целью миссии было разорвать цикл «никогда не летал, никогда не полетит» в области управления спутниками. Это был первый CubeSat, эксплуатируемый напрямую ESA. [1]

На спутнике был установлен экспериментальный компьютер, который в десять раз мощнее традиционных бортовых компьютеров ЕКА. Этот бортовой компьютер стал экспериментальной платформой для проведения экспериментов с программным обеспечением на борту. Одной из инновационных концепций было развертывание космического программного обеспечения в виде приложений. Эта концепция была реализована с помощью NanoSat MO Framework (NMF) и позволяла загружать приложения на космический аппарат, а затем запускать их на борту. Это была новая концепция, которую ЕКА успешно продемонстрировало в космосе. [6]

OPS-SAT был запущен в 08:54:20 UTC 18 декабря 2019 года, ровно на двадцать четыре часа позже, чем планировалось изначально. Спутник сошел с орбиты 22 мая 2024 года. [7] Во время его спуска ЕКА сотрудничало с любителями радиолюбительства , чтобы собрать как можно больше данных, наблюдая за воздействием на спутник, когда он проходил через нижнюю атмосферу Земли. [8]

Полезная нагрузка и связь

OPS-SAT предоставила испытательную среду на орбите для развертывания различных экспериментов по тестированию новых протоколов, новых алгоритмов и новых методов. Спутник был спроектирован так, чтобы быть надежным, и не должно было существовать единой точки отказа , так что всегда можно было восстановить космический корабль, если что-то пошло не так с одним из программных экспериментов. Надежность самого базового спутника позволила группам управления полетом ЕКА загружать и тестировать новое, инновационное программное обеспечение управления, представленное экспериментаторами.

Устройства полезной нагрузки OPS-SAT:

Линии связи с землей:

  • S-диапазон : CCSDS -совместимая связь S-диапазона: Syrlinks - EWC31
  • X-диапазон : передатчик X-диапазона, финансируемый CNES (полезная нагрузка возможностей)
  • UHF : Резервный канал связи

Экспериментальная платформа

Экспериментальная платформа OPS-SAT была местом проведения экспериментов. Она имела два Critical Link MityARM 5CSX в холодном резервировании (если один выходил из строя, использовался второй). Они имели двухъядерный процессор ARM Cortex-A9 800 МГц, Altera Cyclone V FPGA, 1 ГБ оперативной памяти DDR3 и внешнее запоминающее устройство на 8 ГБ. [9]

Целью ESA было устранить как можно больше барьеров для экспериментов. Например, не было практически никакой бумажной работы, инфраструктура ESOC была настроена на проведение автоматизированных тестов экспериментов с целью сокращения накладных расходов почти до нуля. Кроме того, эксперименты можно было легко разрабатывать в виде приложений с использованием NanoSat MO Framework.

Награды

В марте 2023 года группа управления полетами OPS-SAT была награждена Международной премией SpaceOps 2023 за выдающиеся достижения. [10]

Первые достижения OPS-SAT

OPS-SAT добился нескольких значительных достижений в различных областях. [11]

Операции

  • Первая космическая миссия, посвященная эксплуатационным технологиям. [6]
  • Первый наноспутник, напрямую принадлежащий и эксплуатируемый ЕКА. [6]
  • Первая орбитальная лаборатория, где публика может загружать и тестировать программное обеспечение/прошивку. [12]
  • Первая миссия ЕКА, которой общественность могла управлять напрямую в режиме реального времени через Интернет. [13]
  • Первая миссия по созданию бортовой среды (NMF), которая позволяет легко разрабатывать приложения для загрузки и выполнения, что сопоставимо с концепцией современных смартфонов. [14]
  • Первая миссия ЕКА по ежедневной перенастройке орбитальной ПЛИС. [11]
  • Первая миссия, управляемая с помощью европейской системы управления полетами нового поколения EGS-CC. [15]
  • Первое орбитальное декодирование и обработка наземных аварийных маяков. [16]
  • Первый доступ к API с земли в космос для размещенного на орбите приложения «Программное обеспечение как услуга» (SaaS). [17]

Искусственный интеллект

  • Первое развертывание нейронной сети на орбите для бортового искусственного интеллекта. [18]
  • Первое бортовое машинное обучение для обучения контролируемых и неконтролируемых моделей на орбите. [18]
  • Первая модель искусственного интеллекта на орбите для FDIR. [18]
  • Первая в Европе обработка изображения с помощью глубокого обучения с использованием встроенной ПЛИС. [19]
  • Первая переподготовка бортовой модели искусственного интеллекта с использованием реальных данных, полученных в полете. [20]
  • Первое бортовое обновление ИНС (искусственной нейронной сети) в космосе в рамках институциональной миссии. [21]
  • Первый бортовой генеративный искусственный интеллект (WGAN). [22]
  • Первое повторное использование предварительно обученных нейронных сетей, изначально разработанных для наземных приложений. [22]

Протоколы и стандарты

  • Первая миссия ЕКА, в которой CFDP (протокол доставки файлов CCSDS) использовался в оперативном режиме. [23]
  • Первая миссия ЕКА, использующая CCSDS Mission Operations Services (MO) на борту, на линии связи «космос-земля» и на земле. [23]
  • Первая реализация протокола Spacewire на орбите поверх существующего соединения LVDS. [11]
  • Первая миссия, использующая стандарт сжатия данных CCSDS Housekeeping Data Compression Standard 124.0-B-1 (на основе POCKET+) на OPS-SAT-1. [24]

Кибербезопасность

  • Первое постквантовое криптографическое решение KEM-TLS, продемонстрированное в космосе. [25]
  • Первая орбитальная исследовательская платформа для космической кибербезопасности. [26]

Примечательно

  • Первая сделка на фондовом рынке, успешно проведенная в космосе. [27]
  • Первая игра в шахматы на орбите. [28]
  • Первый спутник, запустивший DOOM в космосе. [29]

NanoSat MO Framework (NMF)

Самой инновационной концепцией в OPS-SAT было развертывание космического программного обеспечения в форме приложений. Европейское космическое агентство в сотрудничестве с Грацским технологическим университетом исследовало и разработало NanoSat MO Framework . [30]

NanoSat MO Framework (NMF) — это программная структура для наноспутников на основе служб CCSDS Mission Operations. Она включает в себя комплект разработки программного обеспечения (SDK) для разработки экспериментов в виде приложений NMF, которые затем могут быть установлены, запущены и остановлены в космосе. Структура также включает в себя возможности мониторинга и управления для приложений, которые позволят экспериментаторам с земли контролировать свое программное обеспечение, когда оно работает в космосе. [31]

Образ системы OPS-SAT поставляется с NanoSat MO Framework, который взаимодействует со всеми системами полезной нагрузки OPS-SAT и предоставляет их в виде сервисов для приложения экспериментатора. NanoSat MO Framework позволяет легко интегрировать другие библиотеки и приложения. Во время разработки экспериментов можно использовать NMF SDK, который включает в себя симулятор, предоставляющий большую часть функциональных возможностей платформы, доступных экспериментатору. Симулятор позволяет разработчикам создавать свои приложения NMF без необходимости доступа к усовершенствованной аппаратной платформе спутникового испытательного стенда.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab "OPS-SAT". ESA . ​​27 апреля 2017 г. Получено 19 сентября 2017 г.
  2. ^ Экзопланетная миссия CHEOPS достигает ключевых этапов на пути к запуску в 2017 году. ЕКА , 11 июля 2014 г.
  3. ^ CHEOPS прибыл в Куру. Барбара Вонарбург. 16 октября 2019 г.
  4. ^ "CHEOPS будет летать на ракете "Союз"". cheops.unibe.ch . 6 апреля 2017 г. Архивировано из оригинала 17 сентября 2017 г. Получено 19 сентября 2017 г.
  5. ^ CHEOPS - Статус и сводка миссии
  6. ^ abc Эванс, Дэвид; Лабреш, Жорж; Младенов, Том; Марск, Доминик; Зеленевский, Владимир; Ширадонкар, Васундхара (2022). OPS-SAT LEOP и ввод в эксплуатацию: запуск проекта наноспутника в контексте космического агентства. Конференция по малым спутникам. Университет штата Юта, Логан, Юта . Получено 21 января 2024 г.
  7. ^ ESA Operations [@esaoperations] (23 мая 2024 г.). «Сход OPS-SAT с орбиты завершен. Окончательная телеметрия была получена в 21:30 UTC 22 мая, когда спутник пролетал над Австралией. Спасибо за помощь в сборе данных во время его последних орбит. Сейчас они анализируются, но уже обещают быть очень интересными» ( Твит ) – через Twitter .
  8. ^ "OPS-SAT Reentry Tomorrow: Follow Live!". Европейское космическое агентство. 21 мая 2024 г. Получено 23 мая 2024 г.
  9. ^ "ESAW 2017" (PDF) . ESA . ​​20 июня 2017 г. Архивировано из оригинала (PDF) 23 декабря 2017 г. Получено 19 декабря 2017 г.
  10. ^ "Летающая лаборатория OPS-SAT выиграла международную премию SpaceOps Award 2023". ESA . ​​Получено 21 января 2024 г. .
  11. ^ abc "OPS-SAT Significant Firsts". Европейский центр космических операций . Получено 21 января 2024 г.
  12. ^ "Как стать экспериментатором на OPS-SAT". Европейское космическое агентство . Получено 21 января 2024 г.
  13. ^ "OPS-SAT – открытие спутника для интернета" (PDF) . Европейское космическое агентство . Получено 21 января 2024 г. .
  14. ^ Коэльо, Сезар; Куделька, Отто; Мерри, Марио (2017). «NanoSat MO framework: When OBSW turning into apps». IEEE Aerospace Conference 2017. pp. 1–8. doi :10.1109/AERO.2017.7943951 . Получено 21 января 2024 г.
  15. ^ "Первое испытание нового космического мозга Европы". Европейское космическое агентство . Получено 21 января 2024 г.
  16. ^ Младенов, Том; Эванс, Дэвид; Зеленевский, Владимир (2022). «Внедрение радиоприёмника поиска и спасения GNU на базе GNU в космической лаборатории OPS-SAT ESA». Журнал IEEE Aerospace and Electronic Systems . 37 (5): 4–12. doi :10.1109/AESM.2022.9684957 (неактивен 1 ноября 2024 г.) . Получено 21 января 2024 г.{{cite journal}}: CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на ноябрь 2024 г. ( ссылка )
  17. ^ Labrèche, Georges; Alvarez, Cesar Guzman (2023). SaaSyML: программное обеспечение как услуга для машинного обучения на борту космического аппарата OPS-SAT. IEEE Aerospace Conference 2023. стр. 1–9. doi :10.1109/AERO55745.2023.10115531 . Получено 21 января 2024 г. .
  18. ^ abc Labrèche, Georges; Evans, David; Marszk, Dominik; Mladenov, Tom; Shiradhonkar, Vasundhara; Soto, Tanguy; Zelenevskiy, Vladimir (2022). «Автономность космического аппарата OPS-SAT с TensorFlow Lite, неконтролируемым обучением и онлайн-машинным обучением». IEEE Aerospace Conference (AERO) 2022 г. стр. 1–17. doi :10.1109/AERO53065.2022.9843402.
  19. ^ Лемэр, Эдгар; Моретти, Матье; Даниэль, Лионель; Мирамон, Бенуа; Милле, Филипп; Фересин, Фредерик; Билаварн, Себастьен (2020). «Гибридный ускоритель нейронных сетей на базе ПЛИС для классификации встроенных спутниковых изображений». Международный симпозиум IEEE по схемам и системам (ISCAS) 2020 г. . стр. 1–5. doi :10.1109/ISCAS45731.2020.9180625.
  20. ^ Kacker, Shreeyam; Meredith, Alex; Cahoy, Kerri; Labrèche, Georges (2022). Алгоритмы машинного обучения для обработки изображений на борту OPS-SAT. Конференция по малым спутникам . Получено 21 января 2024 г.
  21. ^ «Первое бортовое обновление ИНС в космосе в институциональной миссии». IRT Saint Exupéry . Получено 21 января 2024 г.
  22. ^ ab Labrèche, Georges. "Генеративный ИИ и автокодировщики для шумоподавления изображений на борту космического корабля Европейского космического агентства OPS-SAT-1". GitHub . Получено 21 января 2024 г.
  23. ^ ab Marszk, Dominik; Evans, David; Mladenov, Tom; Labrèche, Georges; Zelenevskiy, Vladimir; Shiradhonkar, Vasundhara (2022). MO Services и CFDP в действии на OPS-SAT. Конференция по малым спутникам . Получено 21 января 2024 г.
  24. ^ Эванс, Дэвид; Лабреш, Жорж; Марск, Доминик; Бамменс, Сэм; Эрнандес-Кабронеро, Мигель; Зеленевский, Владимир; Ширадонкар, Васундхара; Старчик, Миленко; Хенкель, Максимилиан (2022). Внедрение нового стандарта сжатия данных CCSDS Housekeeping Data Compression Standard 124.0-B-1 (на основе POCKET+) на OPS-SAT-1. Конференция по малым спутникам . Получено 21 января 2024 г.
  25. ^ Terzo, Noemi (2023). Design and in-orbit Demonstration of a Post-Quantum Cryptographic Solution Based on KEMTLS-PDK to Enhance Satellite Communication Security (laurea). Politecnico di Torino . Получено 21 января 2024 г.
  26. ^ Калабрезе, Маттео; Кавальератос, Георгиос; Фалько, Грегори. Кибератака с размещенной полезной нагрузкой против спутников. Форум AIAA SCITECH 2024. doi :10.2514/6.2024-0270 . Получено 21 января 2024 г.
  27. ^ "Торговля в космосе: ЕКА укрепляет европейский бизнес". Европейский центр космических операций . Получено 21 января 2024 г.
  28. ^ "Первая игра в шахматы на орбите". Chess-OPS . Получено 21 января 2024 г.
  29. ^ Вааге, Олафур. «ОПС-САТ ДУМ». Гитхаб . Проверено 21 января 2024 г.
  30. ^ "Структура NanoSat MO" . Проверено 19 декабря 2017 г.
  31. ^ Коэльо, Сезар; Куделка, Отто; Мерри, Марио (2017). «NanoSat MO Framework: Когда OBSW превращается в приложения». 2017 IEEE Aerospace Conference . С. 1–8. doi : 10.1109/AERO.2017.7943951. ISBN 978-1-5090-1613-6. S2CID  9033794.
  • OPS-SAT Развивающаяся технология программного обеспечения для эксплуатации космических аппаратов
  • Статья OPS-SAT на eoPortal от ESA
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=OPS-SAT&oldid=1254945910"