ОПС-САТ
 Инженерная модель ОПС-САТ на испытательном стенде | |
| Тип миссии | Технологический демонстратор |
|---|---|
| Оператор | ЧТО |
| САТКАТ нет. | 44878  |
| Веб-сайт | www |
| Свойства космического корабля | |
| Автобус | 3U КубСат |
| Производитель | Технологический университет Граца , Австрия |
| Стартовая масса | 7 кг |
| Размеры | 96 мм × 96 мм × 290 мм (3,8 дюйма × 3,8 дюйма × 11,4 дюйма) |
| Начало миссии | |
| Дата запуска | 18 декабря 2019 г. |
| Ракета | Soyuz VS23 [2] · [3] |
| Запуск сайта | Гайанский космический центр ( Стартовый пакет " Союз " ) |
| Подрядчик | Арианспейс [4] · [5] |
OPS-SAT — это CubeSat Европейского космического агентства (ESA), предназначенный для демонстрации улучшений в возможностях управления полетами, которые возникнут, когда спутники смогут управлять более мощными бортовыми компьютерами. Целью миссии было разорвать порочный круг «никогда не летал, никогда не будет летать» в сфере управления спутниками. Это был первый спутник CubeSat, управляемый непосредственно ЕКА. [1]
На спутнике был установлен экспериментальный компьютер, который в десять раз мощнее традиционных бортовых компьютеров ЕКА. Этот бортовой компьютер представлял собой экспериментальную платформу для проведения экспериментов с программным обеспечением на борту. Одной из инновационных концепций было внедрение космического программного обеспечения в виде приложений. Эта концепция была реализована с помощью NanoSat MO Framework (NMF) и позволяла загружать приложения на космический корабль, 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 первоначально планировалось. Спутник сошел с орбиты 22 мая 2024 года. [7] Во время спуска ЕКА сотрудничало с радиолюбителями , чтобы собрать как можно больше данных, наблюдая за воздействием на спутник, когда он проходил через нижние слои атмосферы Земли. [8]
Полезная нагрузка и связь
[ редактировать ]OPS-SAT предоставил орбитальную испытательную среду для проведения 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 , чтобы всегда можно было восстановить космический корабль, если что-то пойдет не так с одним из экспериментов с программным обеспечением. Надежность самого базового спутника позволила группам управления полетом ЕКА загрузить и опробовать новое инновационное программное обеспечение управления, представленное экспериментаторами.
Устройства полезной нагрузки OPS-SAT:
- Экспериментальная платформа: Critical Link MityARM 5CSX
- Хорошая система ADCS
- GPS
- Камера
- Программно-определяемое радио
- Оптический приемник
Линии связи с землей:
- S-диапазон : CCSDS -совместимый. Связь в S-диапазоне: Syrlinks — EWC31.
- Диапазон X : передатчик X-диапазона, финансируемый CNES (полезная нагрузка)
- УВЧ : резервный канал связи.
Экспериментальная платформа
[ редактировать ]Экспериментальная платформа OPS-SAT была местом проведения экспериментов. Он имел два Critical Link MityARM 5CSX в холодном резервировании (в случае выхода из строя одного использовался второй). Они имели двухъядерный процессор ARM Cortex-A9 с частотой 800 МГц, FPGA Altera Cyclone V, 1 ГБ оперативной памяти DDR3 и внешнее запоминающее устройство емкостью 8 ГБ. [9]
Целью ЕКА было устранить как можно больше препятствий для экспериментов. Например, бумажной работы практически не было, инфраструктура ESOC была создана для проведения автоматизированных испытаний экспериментов с целью снижения накладных расходов почти до нуля. Кроме того, эксперименты можно легко реализовать в виде приложений с использованием NanoSat MO Framework.
Награды
[ редактировать ]В марте 2023 года группа управления полетами OPS-SAT была награждена Международной премией SpaceOps 2023 за выдающиеся достижения. [10]
Впервые OPS-SAT
[ редактировать ]OPS-SAT добился нескольких значительных успехов в различных областях. [11]
Операции
[ редактировать ]- Первая космическая миссия, посвященная эксплуатационным технологиям. [6]
- Первый наноспутник, принадлежащий и управляемый ЕКА. [6]
- Первая орбитальная лаборатория, где люди могут загружать и тестировать программное обеспечение/прошивку. [12]
- Первая миссия ЕКА, управляемая общественностью напрямую в режиме реального времени через Интернет. [13]
- Первая миссия — предложить встроенную среду (NMF), позволяющую легко разрабатывать приложения для загрузки и выполнения, сравнимую с концепцией современных смартфонов. [14]
- Первая миссия ЕКА по ежедневной реконфигурации орбитальной FPGA. [11]
- Первая миссия под управлением европейской системы управления полетами нового поколения EGS-CC. [15]
- Первое орбитальное декодирование и обработка сигналов наземных аварийных радиобуев. [16]
- Первый доступ к API-интерфейсу «земля-космос» к размещенному на орбите приложению «Программное обеспечение как услуга» (SaaS). [17]
Искусственный интеллект
[ редактировать ]- Первое развертывание нейронной сети на орбите для бортового искусственного интеллекта. [18]
- Первое бортовое машинное обучение для обучения на орбите контролируемых и неконтролируемых моделей. [18]
- Первая орбитальная модель искусственного интеллекта для FDIR. [18]
- Первая в Европе обработка изображения методом глубокого обучения с использованием встроенной FPGA. [19]
- Первое переобучение бортовой модели искусственного интеллекта с использованием живых данных в полете. [20]
- Первое бортовое обновление ИНС (искусственной нейронной сети) в космосе в рамках институциональной миссии. [21]
- Первый встроенный генеративный искусственный интеллект (WGAN). [22]
- Первое повторное использование предварительно обученных нейронных сетей, изначально разработанных для наземных приложений. [22]
Протоколы и стандарты
[ редактировать ]- Первая миссия ЕКА, которая оперативно использовала CFDP (протокол доставки файлов CCSDS). [23]
- Первая миссия ЕКА, использующая CCSDS Mission Operations Services (MO) на борту, на линии космос-земля и на земле. [23]
- Первая орбитальная реализация протокола Spacewire поверх существующего соединения LVDS. [11]
- Первая миссия по использованию стандарта сжатия служебных данных CCSDS 124.0-B-1 (на основе POCKET +) на OPS-SAT-1. [24]
Кибербезопасность
[ редактировать ]- Первое пост-квантовое криптографическое решение KEM-TLS, продемонстрированное в космосе. [25]
- Первая орбитальная исследовательская платформа космической кибербезопасности. [26]
Примечательно
[ редактировать ]- Первая сделка на фондовом рынке, успешно совершенная в космосе. [27]
- Первая партия в шахматы на орбите. [28]
- Первый спутник, запускающий DOOM в космосе. [29]
Структура NanoSat MO (NMF)
[ редактировать ]Самой инновационной концепцией OPS-SAT стало внедрение космического программного обеспечения в виде приложений. Европейское космическое агентство в сотрудничестве с Технологическим университетом Граца исследовало и разработало NanoSat MO Framework . [30]
NanoSat MO Framework (NMF) — это программная платформа для наноспутников, основанная на сервисах CCSDS Mission Operations. Он включает в себя комплект разработки программного обеспечения (SDK) для разработки экспериментов в виде приложений NMF, которые затем можно устанавливать, запускать и останавливать в космосе. Платформа также включает в себя возможности мониторинга и управления приложениями, 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 ее в виде сервисов приложению экспериментатора. NanoSat MO Framework обеспечивает простую интеграцию других библиотек и приложений. При разработке экспериментов можно использовать NMF SDK, в состав которого входит симулятор, обеспечивающий большую часть функций платформы, доступных экспериментатору. Симулятор позволяет разработчикам создавать свои приложения NMF без необходимости доступа к современной аппаратной платформе испытательного стенда спутников.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б «ОПС-САТ» . ЕКА . 27 апреля 2017 года . Проверено 19 сентября 2017 г.
- ^ Миссия экзопланеты CHEOPS достигла ключевых этапов на пути к запуску в 2017 году . ЕКА , 11 июля 2014 г.
- ^ ХЕОПС прибыл в Куру. Барбара Вонарбург. 16 октября 2019 г.
- ^ «ХЕОПС полетит на ракете Союз» . cheops.unibe.ch . 6 апреля 2017 года. Архивировано из оригинала 17 сентября 2017 года . Проверено 19 сентября 2017 г.
- ^ ХЕОПС - Статус и сводка миссии
- ^ Jump up to: а б с Эванс, Дэвид; Лабреш, Жорж; Младенов, Том; Маршк, Доминик; Зеленевский Владимир; Ширадхонкар, Васундхара (2022). OPS-SAT LEOP и ввод в эксплуатацию: реализация проекта наноспутника в контексте космического агентства . Малая спутниковая конференция. Университет штата Юта, Логан, Юта . Проверено 21 января 2024 г.
- ^ ESA Operations [@esaoperations] (23 мая 2024 г.). «Свод OPS-SAT с орбиты завершен. Окончательная телеметрия была получена в 21:30 UTC 22 мая, когда спутник пролетал над Австралией. Спасибо, что помогли нам собрать данные во время его последних витков. Сейчас они анализируются, но уже обещают будет очень интересно» ( Твит ) – через Twitter .
- ^ «Повторный вход OPS-SAT завтра: следите в прямом эфире!» . Европейское космическое агентство. 21 мая 2024 г. Проверено 23 мая 2024 г.
- ^ «ESAW 2017» (PDF) . ЕКА . 20 июня 2017 г. Архивировано из оригинала (PDF) 23 декабря 2017 г. . Проверено 19 декабря 2017 г.
- ^ «Летающая лаборатория OPS-SAT выиграла Международную премию SpaceOps 2023» . ЕКА . Проверено 21 января 2024 г.
- ^ Jump up to: а б с «Важные новинки OPS-SAT» . Европейский центр космических операций . Проверено 21 января 2024 г.
- ^ «Как стать экспериментатором на ОПС-САТ» . Европейское космическое агентство . Проверено 21 января 2024 г.
- ^ «OPS-SAT – открытие спутника для доступа в Интернет» (PDF) . Европейское космическое агентство . Проверено 21 января 2024 г.
- ^ Коэльо, Сезар; Куделка, Отто; Мерри, Марио (2017). «Структура NanoSat MO: когда OBSW превращается в приложения» . Аэрокосмическая конференция IEEE 2017 . стр. 1–8. дои : 10.1109/AERO.2017.7943951 . Проверено 21 января 2024 г.
- ^ «Первое испытание нового европейского космического мозга» . Европейское космическое агентство . Проверено 21 января 2024 г.
- ^ Младенов, Том; Эванс, Дэвид; Зеленевский, Владимир (2022). «Внедрение радиоприемника поиска и спасения GNU в космической лаборатории OPS-SAT ЕКА» . Журнал IEEE по аэрокосмическим и электронным системам . 37 (5): 4–12. doi : 10.1109/AESM.2022.9684957 (неактивен 10 апреля 2024 г.) . Проверено 21 января 2024 г.
{{cite journal}}: CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на апрель 2024 г. ( ссылка ) - ^ Лабреш, Жорж; Альварес, Сезар Гусман (2023). SaaSyML: Программное обеспечение как услуга для машинного обучения на борту космического корабля OPS-SAT . Аэрокосмическая конференция IEEE 2023. стр. 1–9. дои : 10.1109/AERO55745.2023.10115531 . Проверено 21 января 2024 г.
- ^ Jump up to: а б с Лабреш, Жорж; Эванс, Дэвид; Маршк, Доминик; Младенов, Том; Ширадхонкар, Васундхара; Сото, Танги; Зеленевский, Владимир (2022). «Автономность космического корабля OPS-SAT с TensorFlow Lite, обучением без учителя и машинным обучением в режиме онлайн». Аэрокосмическая конференция IEEE 2022 (AERO) . стр. 1–17. дои : 10.1109/AERO53065.2022.9843402 .
- ^ Лемэр, Эдгар; Моретти, Матье; Дэниел, Лайонел; Мирамон, Бенуа; Милле, Филипп; Ферезен, Фредерик; Билаварн, Себастьян (2020). «Гибридный ускоритель нейронных сетей на основе FPGA для классификации встроенных спутниковых изображений». Международный симпозиум IEEE по схемам и системам (ISCAS) 2020 года . стр. 1–5. дои : 10.1109/ISCAS45731.2020.9180625 .
- ^ Какер, Шриям; Мередит, Алекс; Кахой, Керри; Лабреш, Жорж (2022). Алгоритмы машинного обучения обработки изображений на борту OPS-SAT . Малая спутниковая конференция . Проверено 21 января 2024 г.
- ^ «Первое бортовое обновление ИНС в космосе в рамках институциональной миссии» . ИРТ Сент-Экзюпери . Проверено 21 января 2024 г.
- ^ Jump up to: а б Лабреш, Жорж. «Генераторный искусственный интеллект и автоэнкодеры для шумоподавления изображений на борту космического корабля OPS-SAT-1 Европейского космического агентства» . Гитхаб . Проверено 21 января 2024 г.
- ^ Jump up to: а б Маршк, Доминик; Эванс, Дэвид; Младенов, Том; Лабреш, Жорж; Зеленевский Владимир; Ширадхонкар, Васундхара (2022). Службы MO и CFDP в действии на OPS-SAT . Малая спутниковая конференция . Проверено 21 января 2024 г.
- ^ Эванс, Дэвид; Лабреш, Жорж; Маршк, Доминик; Бамменс, Сэм; Эрнандес-Кабронеро, Мигель; Зеленевский Владимир; Ширадхонкар, Васундхара; Старчик, Миленко; Хенкель, Максимилиан (2022). Внедрение нового стандарта сжатия служебных данных CCSDS 124.0-B-1 (на основе POCKET+) на OPS-SAT-1 . Малая спутниковая конференция . Проверено 21 января 2024 г.
- ^ Терцо, Ноэми (2023). Разработка и орбитальная демонстрация постквантового криптографического решения на основе KEMTLS-PDK для повышения безопасности спутниковой связи (laurea). Туринский политехнический университет . Проверено 21 января 2024 г.
- ^ Калабрезе, Маттео; Кавальератос, Георгиос; Фалько, Грегори. Кибератака с размещенной полезной нагрузкой на спутники . Форум AIAA SCITECH 2024. дои : 10.2514/6.2024-0270 . Проверено 21 января 2024 г.
- ^ «Торговля в космосе: ЕКА поддерживает европейский бизнес» . Европейский центр космических операций . Проверено 21 января 2024 г.
- ^ «Первая орбитальная игра в шахматы» . Шахматы-ОПС . Проверено 21 января 2024 г.
- ^ Вааге, Олафур. «ОПС-САТ ДУМ» . Гитхаб . Проверено 21 января 2024 г.
- ^ «Система NanoSat MO» . Проверено 19 декабря 2017 г.
- ^ Коэльо, Сезар; Куделка, Отто; Мерри, Марио (2017). «NanoSat MO Framework: когда OBSW превращается в приложения». Аэрокосмическая конференция IEEE 2017 . стр. 1–8. дои : 10.1109/AERO.2017.7943951 . ISBN 978-1-5090-1613-6 . S2CID 9033794 .
