Um padrão USB para satélites? Slingshot 1 leva à órbita para testar um – TechCrunch

Testar novos satélites e tecnologias baseadas no espaço nunca foi fácil exatamente, mas definitivamente poderia ser mais fácil. Slingshot 1, uma missão 12U Cubesat recém-lançada by means of Virgin Orbit, é uma tentativa de tornar a construção e teste de um novo satélite tão fácil quanto conectar um novo teclado ao seu computador.

Dizer que é “USB para espaço” é redutivo… mas não é errado. A equipe da Aerospace Company que projetou o novo sistema faz a própria comparação, observando que os militares fizeram várias tentativas de criar exatamente isso com a House Plug-and-Play Structure (SPA), que se tornou a Modular Open Community ARCHitecture (MONARCH ) e o Padrão de Interface de Carga Útil Comum (CoPaIS). Mas as abordagens não decolaram, digamos, o padrão Cubesat – que, a propósito, a Aerospace também foi pioneira.

O objetivo do Slingshot 1 é criar um barramento de satélite padrão que seja tão adaptável e fácil de usar quanto USB ou ATX, usando padrões abertos, mas também atendendo a todos os requisitos necessários para segurança, energia e assim por diante:

[Slingshot] oferece mais agilidade e flexibilidade no desenvolvimento de satélites através do uso de interfaces modulares plug-and-play. Essas interfaces aproveitam sistemas de código aberto para evitar bloqueios proprietários que podem impedir o desenvolvimento, bem como interfaces padronizadas para cargas úteis que não exigiriam um barramento de satélite personalizado. Essas interfaces definem os dados de energia, comando, controle, telemetria e missão que podem ser necessários para cargas úteis. Sem um conjunto de padrões comuns, esses requisitos de barramento de carga útil para satélite são conduzidos por vários fabricantes de barramento de satélite. O Slingshot elimina essa incerteza reduzindo o número de requisitos e complexidade na interface e criando um padrão de interface de carga útil aberta chamado Take care of.

Como evitará a armadilha comum encontrada por aspirantes a normalizadores de padrões, imortalizado por XKCD: agora existem padrões N+1?

Bem, deixando de lado o estado bastante deplorável dos padrões no mundo dos satélites, se é que existe algum, a equipe decidiu basear tudo na Ethernet, que já sustenta uma enorme quantidade de redes no mundo.

“Basear o padrão Take care of na Ethernet se baseia no vasto ecossistema de ferramentas de {hardware} e device desenvolvidas para essa interface muito comum, essencialmente pegando o padrão de sistema terrestre mais comum e migrando-o para uso by means of satélite”, disse Dan Mabry, especialista em engenharia sênior da Aerospace. “Adaptamos a rede para baixo consumo de energia, mas ainda suportamos comunicações gigabit por segundo entre dispositivos sem necessidade de desenvolvimento de device personalizado para adaptar a rede para cada novo aplicativo.”

E como ele colocou quando Aerospace escreveu o estilingue para seus próprios propósitos no ano passado: “Quando uma carga útil se conecta, ela será instantaneamente reconhecida e funcionará, e qualquer dado de transmissão chegará ao downlink da espaçonave sem qualquer ajuste ou ajuste do device a bordo. Além disso, por ser uma rede integrada, os dados dessa carga útil também são vistos por todas as outras cargas úteis. As cargas úteis podem colaborar facilmente em pace actual, e os sensores e processadores inteligentes distribuídos são acoplados pela arquitetura básica.”

Mix isso com um hub de energia que pode suprir inteligentemente uma variedade de necessidades e um gabinete modular que faz com que tudo pareça a parte de trás de um PC de jogos bem organizado, e você tem uma receita para plug and play que realmente faz coisas fáceis para o dressmaker em potencial.

Como disse a gerente de programa da Slingshot, Hannah Weiher: “Ele está trabalhando para reduzir a complexidade da interface e oferecer suporte a diferentes barramentos de satélite e cargas úteis com adaptação mínima a nil necessária à interface. O Take care of foi a chave para um processo de integração de carga útil simplificado no Slingshot 1, onde tínhamos uma ampla gama de cargas úteis com diferentes requisitos e nos permitiu integrar o quantity de cargas úteis que fizemos em um satélite do tamanho de uma caixa de sapato.”

Claro que não é suficiente simplesmente enviar uma interface barebones – consider enviar um gabinete de PC sem nada nele. Para ver se funciona, você precisa de coisas anexadas e, felizmente, há uma tonelada de experimentos e recursos que a Aerospace vem economizando desde a gênese do Slingshot em 2019.

• Alça – Módulo de interface elétrica de carga útil plug-and-play
• Bender – Ethernet integrado e roteamento de rede
• t.Spoon – Interface mecânica modular
• t.Spoon Digicam – Módulo de câmera plug-and-play
• Processador t.Spoon – Processamento integrado Zynq Ultrascale+
• Starshield – Detecção de malware a bordo
• CoralReef – Unidade de Processamento Tensor de Coral
• Starfish – Processamento a bordo seguro do ARM Cortex-M33
• SDR – downlink de rádio definido por device (SDR) de banda S
• Keyspace – Serviços de criptografia para SmallSats
• Lasercom – downlink de lasercom espacial/terrestre de próxima geração
• ROESA – Usando protocolos da Web das Coisas para conectar cargas úteis
• Vertigo – Sistema de controle de atitude reconfigurável
• Blinker – transponder GPS para gerenciamento de tráfego espacial
• Hyper – propulsor de peróxido de hidrogênio SmallSat
• ExoRomper – Teste de inteligência synthetic e aprendizado de máquina

Alguns deles são mais ou menos autoexplicativos, como os vários componentes do t.Spoon, que compõem os elementos mecânicos centrais que unem a coisa toda. E é claro que você precisa de um bom downlink de rádio definido por device. Mas uma unidade de processamento de tensores e um teste de aprendizado de máquina em um satélite? Protocolos da Web das Coisas? Serviços de criptografia?

Visão CG do Slingshot expandindo para mostrar seus componentes.

Quando conversei com a equipe durante uma visita aos laboratórios da Aerospace há algum pace, eles falaram sobre como muito do que está no Slingshot é inédito em alguns aspectos, mas é mais sobre adaptar tarefas terrestres comuns ao contexto extremamente formalizado e limitado de um satélite {hardware} e device.

Digamos que você tenha três ou quatro cargas úteis compartilhando um processador e armazenamento. Como você garante que suas comunicações permaneçam seguras? Da mesma forma que você faria no solo, mas adaptado ao processamento leve, potência limitada e interface incomum de uma nave espacial. Claro, processamento seguro e comunicações no espaço já foram feitos antes – mas não é como se houvesse uma versão plug and play onde você pode simplesmente clicar em uma caixa de seleção e de repente sua carga útil é totalmente criptografada.

Semelhante é o ExoRomper, que possui uma câmera montada externamente conectada ao TPU. Já existe um pouco de IA no espaço, mas nunca uma configuração em que você possa dizer: claro, você pode adicionar reconhecimento de nuvem ao seu satélite, levará 2 watts, 20 centímetros cúbicos e 275 gramas. Este em specific está configurado para observar o próprio satélite, observando as condições de iluminação – algo que afeta seriamente as cargas térmicas e o manuseio de energia. Por que seu satélite não deveria ter seu próprio satélite, vigiando para ter certeza de que não há pontos quentes nas células solares?

Os dados chegarão do Slingshot à medida que testa seus muitos componentes e experimentos nos próximos meses. Pode ser o início de uma nova generation modular para pequenos satélites.