«Мозг» миссии Hera будет устойчив к сбоям и излучению

Компьютер Hera должен работать без сбоев или зависаний, так как место назначения находится на расстоянии около 490 млн. км от Земли, а продержаться необходимо 4 года под сильным радиационным воздействием, иначе миссии грозит провал.

Планированием и подготовкой миссии Hera занимается Европейское космическое агентство. За созданием бортового компьютера Hera наблюдает QinetiQ Space в Бельгии.

Питер Холстерс из QinetiQ Space объясняет: «Популярная аналогия заключается в том, что если платформа спутника с полезной нагрузкой похожа на автобус с пассажирами, то бортовой компьютер является водитель автобуса. Это мозг всей миссии, координирующий и управляющий всеми бортовыми системами и полезными нагрузками».

Проблема в том, что этому бортовому компьютеру предстоит работать гораздо дальше, чем обычной миссии на орбите Земли. Чтобы перехватить астероид Дидим, космический корабль отправится далеко в космос, немного за орбиту Марса.

«Залетать так далеко, значит работать в другой радиационной среде, что требует очень тщательного выбора компонентов, а также конкретных программных стратегий», добавляет Питер.

За защитным магнитным полем Земли пространство пронизывают заряженные частицы из глубокого космоса, а также солнечные бури нашего Солнца. Эти частицы могут пройти сквозь поверхностное экранирование, чтобы «перевернуть» отдельные биты памяти, что может повредить память компьютера, или нанести непоправимый урон крошечным коротким замыканием.

«Наши компьютеры используют флэш-память (так же, как в обычных ноутбуках или смартфонах), но мы проводим тщательное радиационное тестирование, чтобы убедиться, что используемые нами накопители соответствуют необходимым стандартам производительности», рассказывает Питер. «Следующий уровень проблемы находится на стороне программного обеспечения - быстрое обнаружение ошибок и проверка ??управления памятью, включая способность идентифицировать и обходить испорченные блоки памяти».

Полет вдали от Солнца также означает, что бортовой компьютер - как и космический корабль в целом - должен будет обходиться меньшим количеством энергии, чем на орбите Земли, поскольку снизится количество солнечного света.

Что касается всех миссий в дальнем космосе, поддержка со стороны наземного контроля будет ограничена. Огромное расстояние означает, что контроль в режиме реального времени невозможен. Компьютер Геры должен быть способен принимать много собственных решений. Кроме того, в сложной среде двойного астероида Дидим следует избегать перехода в безопасный режим во время критических операций в непосредственной близости от него.

«На орбите Земли запуск компьютера миссии в безопасном режиме не представляет особой проблемы - сам спутник никуда не денется, есть время перенастроить его», говорит Питер. «Но в глубоком космосе, где летают большие астероиды, любое восстановление после сбоя должно быть сделано автономно и как можно быстрее. Это подразумевает максимальное резервирование и быстрое время переключения с отказавшего элемента на резервный. У нас есть хороший опыт такого горячего резервирования из другого проекта компании: разработка критически важного для безопасности механизма стыковки соответствующего требованиям Международного стандарта стыковочной системы, который используется для установления связи между космическим кораблем на одном конце и Международной космической станцией с другой. Нашим эталоном для Hera является чрезвычайно быстрая перенастройка после любого сбоя компьютера - от 10 до 20 секунд.»

«Другая стратегия проектирования заключается в том, чтобы преднамеренно не занимать все функциональные возможности центрального бортового компьютера. На Hera обработка изображений, которая потенциально может использоваться для автономной навигации корабля, будет выполняться специальным модулем, разрабатываемым GMV в Румынии».

Компьютер Hera будет работать на мощном двухъядерном процессоре LEON-3, который является частью семейства микропроцессоров, разработанных ЕКА для космоса. Его общий дизайн разработан на основе ADPMS - усовершенствованной системы управления данными и питанием - компьютера, работающего на Proba-2, Proba-V и будущих мини-спутниках Proba-3. Этот компьютер продемонстрировал более 15 лет работы на орбите с очень высокой надежностью.

«Мы достигли этапа разработки модели усовершенствованной конструкции ADPMS, которая будет служить для миссии по мониторингу озона Altius, а также Hera», говорит Холстерс. «В настоящее время мы оцениваем избыточность и быстрое переключение времени элементов проекта. Это тестирование позволяет продемонстрировать все соответствующие функции, необходимые Hera, поэтому, как только будет принято решение выполнить задание, мы будем готовы».