Pierwszy satelita ESA z polskim oprogramowaniem pokładowym leci dziś na orbitę
2019-12-17. Grzegorz Jasiński
Już dziś z europejskiej bazy kosmicznej w Gujanie Francuskiej ma wystartować w kosmos eksperymentalny satelita technologiczny OPS-SAT. Będzie to pierwszy przypadek, kiedy na orbicie podejmie pracę satelita Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA), wyposażony w zaprojektowane i wykonane w Polsce oprogramowanie pokładowe. Specjaliści warszawskiej firmy GMV przygotowali także dla OPS-SAT szereg systemów. Zbudowany z trzech jednostek typu CubeSat satelita trafi na orbitę na pokładzie rakiety Soyuz-Fregat przy okazji startu satelity Cheops (Characterising Exoplanet Satellite), pierwszej misji ESA, której celem będzie badanie planet pozasłonecznych.
OPS-SAT znajdzie się na wysokości 515 kilometrów i będzie pełnił rolę laboratorium do testowania nowych technologii w warunkach kosmicznych. Ze względu na duże ryzyko i możliwe straty finansowe, firmy kosmiczne nie chcą prowadzić takich eksperymentów przy okazji kosztownych, komercyjnych misji. OPS-SAT jest okazją, by przy minimalnym ryzyku przetestować nowy, znacznie mocniejszy od używanych dotychczas procesor i wiele rodzajów oprogramowania. O tym, jakie są zadania oprogramowania stworzonego w Polsce i co dokładnie jest celem eksperymentu opowiadają RMF FM Krystyna Macioszek, inżynier oprogramowania pokładowego w GMV i koordynatorka projektu oraz Paweł Wojtkiewicz, dyrektor ds. sektora kosmicznego w GMV.
Grzegorz Jasiński, RMF FM: OPS-SAT to satelita testowy. Można odnieść wrażenie, że on się ma zajmować sam sobą.
Krystyna Macioszek: Tak naprawdę autonomii w tym satelicie i w ogóle w większości satelitów jest bardzo mało. Satelita jest w pełni kontrolowany przez stację naziemną, przez Europejską Agencję Kosmiczną.
Ale jest wyjątkowym satelitą, bo jego zadaniem, jak rozumiem - proszę mnie poprawić, jeśli rozumiem błędnie - jest testowanie samego siebie, rozwiązań, które potem mają pomóc w pracy satelitów, które będą miały inne, choćby naukowe czy techniczne przeznaczenie.
KM: Tak. To jest satelita typu technologicznego. Ma za zadanie testować różne nowe technologie. Na pokładzie OPS-SATA jest kilka ładunków użytecznych, które w przyszłości być może będą użyte na pokładach innych statków. Dzięki temu, że polecą na OPS-SAT, producenci będą mogli się pochwalić, że to rozwiązanie już było na orbicie i działało, w związku z czym przyszłe misje będą mogły bez kłopotu używać takich rozwiązań.
Misje kosmiczne są legendarnie trudne dla elektroniki, ze względu na promieniowanie kosmiczne ta aparatura musi być szczególnie chroniona. W związku z tym zwykle to są komputery, procesory wcześniejszych generacji. Tym razem to ma być nowoczesny satelita, wyposażony w nowoczesną elektronikę, ona się ma w warunkach orbitalnych sprawdzić.
KM: Ten komputer, o którym pan mówi, jest właśnie eksperymentem tej misji. To nie jest podstawowy komputer pokładowy satelity. Jeśli on nie zadziała, to jest to właśnie część eksperymentu. Mamy nadzieję, że zadziała. Na tym komputerze, na tym potężnym procesorze, będą uruchamiane różne inne eksperymenty oprogramowania, które zostały napisane przez różne organizacje i instytucje, które miały okazję zgłosić się do ESA o to, by wystartować na OPS-SAT.
Na ile ten komputer jest mocniejszy, szybszy od tych, które przeciętnie teraz latają na orbitę?
KM: Kilka razy potężniejszy. Jest to również komputer, na którym można uruchomić różnego typu procesory. Oprogramowanie, które tam będzie jest również eksperymentalne, w tym sensie, że może być napisane w językach, które nie są używane standardowo na komputerach pokładowych satelitów, choćby w Javie.
Proszę mi powiedzieć o państwa oprogramowaniu, które leci i ma bardzo interesującą misję - ma rządzić tym, co tam się będzie działo.
KM: Dokładnie tak. Nasze oprogramowanie, to które napisało GMV, ma działać. Jak już mówiłam, to oprogramowanie, które będzie instalowane na tym eksperymentalnym komputerze, może nie działać, to jest część misji, natomiast nasze oprogramowanie musi zadziałać, jest uruchamiane na zupełnie osobnym komputerze, już nie tak potężnym, jak tamten. Dużo słabszym, ale takim, który już leciał w kosmos, więc jest sprawdzony. Nasze oprogramowanie ma za zadanie kontrolować stan satelity. Jeśli w jakimś momencie okaże się, że któryś z eksperymentów wprowadził satelitę w jakiś niepokojący stan, na przykład wzrosła temperatura, albo satelita zaczął się w niekontrolowany sposób obracać się na orbicie, wtedy nasz komputer, nasze oprogramowanie ma przerwać taki eksperyment i przejąć z powrotem kontrolę nad satelitą, wprowadzić go w tryb bezpieczny i zawiadomić stację naziemną, że coś się stało nie tak. Naszym zadaniem nie jest wprowadzenie satelity z powrotem w poprawny stan, to jest zadanie stacji naziemnej i operatorów ESA. Naszym zadaniem jest tylko monitorowanie stanu satelity i - jeśli coś się stanie - wyłączenie eksperymentu i zgłoszenie stanu na Ziemię.
To jest o tyle istotne, że ta misja właściwie przewiduje kłopoty. Trzeba się liczyć z tym, że mogą się wydarzyć różne sytuacje i istotą testów jest to, że będzie można przywrócić satelitę do stanu normalnego, bez względu na okoliczności.
KM: Dlatego ważny jest ten tryb bezpieczny, w którym satelita ma jak najmniejszy pobór mocy i możliwość komunikacji ze stacją naziemną, choćby nie wiem co się wydarzyło. Jeśli chodzi o eksperymenty to jednym, co rzeczywiście może pójść nie tak jest fakt, że mogą one przejąć kontrolę nad orientacją satelity. Satelity na orbicie muszą mieć ustalone położenie i być zorientowane w stronę Ziemi, czy w stronę Słońca, zależnie od misji. Eksperymenty mogą przejąć kontrolę nad sterowaniem jego położeniem i orientacją. Tu coś może pójść nie tak. W takim przypadku nasze oprogramowanie powinno przerwać eksperyment i sprowadzić satelitę w tryb bezpieczny, w którym na przykład przestanie się w niekontrolowany sposób obracać, gdyby takie coś się zdarzyło.
A jak to miałoby się odbyć? To jest - jak rozumiem - poza państwa zakresem obowiązków, ale jak ten satelita będzie się mógł przywrócić do podstawowego stanu? On ma silniczki manewrowe?
KM: Nie, nie.
Żyroskopy?
KM: Są żyroskopy czy magnetometry oraz czujniki położenia Słońca, dzięki którym satelita jest w stanie określić swoje położenie, swoją orientację. Korzystamy również z systemu GPS. Sama zmiana orientacji jest ustalana przez nasz system przy użyciu tak zwanych magnetorquerów, które zadają pewien moment magnetyczny, który oddziałuje z polem magnetycznym Ziemi. dzięki temu satelita jest w stanie skorygować orientację.
Co jest pożądanym wynikiem tej misji? Praca bez żadnych problemów, czy właśnie opanowanie po drodze jak największej liczby problemów? Bo przecież lepiej byłoby, żeby to oprogramowanie, o którym pani mówi, które jest przygotowywane przez różne zespoły zadziałało. Ale zapewne w państwa interesie jest, żeby pokazać, że cokolwiek, ktokolwiek by temu satelicie nie zrobił, to państwa oprogramowanie potrafi to zdiagnozować i przesłać odpowiednie informacje.
PW: Tak naprawdę misja OPS-SAT jest dużym eksperymentem Europejskiej Agencji Kosmicznej i Europejskiego Centrum Operacji Satelitarnych. Głównym celem jest przetestowanie nowych sposobów zarówno komunikowania się z satelitą, jak i z payloadem satelity, ale też przeprowadzenie wielu eksperymentów. My wystąpiliśmy w tym projekcie i w tej misji jako dostawca on board software, czyli tej części software, która jest kluczowa dla całej misji, żeby mogła znaleźć się na orbicie. A ponieważ jest to swego rodzaju laboratorium orbitalne, będą tam prowadzone eksperymenty, które mogą wprowadzić satelitę w stan niepożądany. Wtedy kontrolę nad satelitą musi przejąć oprogramowanie, które jest sprawdzone. Przygotowali je inżynierowie tu w GMV w Warszawie. Ono ma pozwolić satelicie wrócić do normalnego stanu. tak, że rzeczywiście jest tak, że chcemy testować nowe rozwiązania, ale zależy pewnie Europejskiej Agencji kosmicznej na tym,, żeby ten satelita jak najdłużej pozostał na orbicie.
Popularnie się mówi, że komputery księżycowych misji Apollo to tak naprawdę miały możliwości obliczeniowe nieporównanie mniejsze niż obecnie nasze smartfony. Bez względu na to, czy to jest do końca prawda, czy nie, jak można opisać państwa program. Jak obszerny on jest, jakie ma możliwości, jak dużych mocy obliczeniowych potrzebuje? Jak to się teraz robi, pod koniec drugiej dekady XXI wieku?
KM: To zabrzmi być może śmiesznie, ale ten klasyczny komputer naszego satelity rzeczywiście nie jest mocarny. To jest komputer może nawet sprzed 10 czy więcej lat. A nasze oprogramowanie zajmuje zaledwie 800-900 kilobajtów, jest naprawdę nieduże. Ale to nic nietypowego dla misji kosmicznych. Nie potrzebujemy większych mocy obliczeniowych, ponieważ naszym zadaniem jest głównie zbieranie danych o parametrach satelity i przesyłanie ich na Ziemię. Operatorzy stacji naziemnej mogą te dane analizować u siebie, we własny sposób, jak chcą. Jest to dość powszechne, że na satelitach nie ma zbyt dużej autonomii i większość decyzji podejmowana jest jednak w stacji naziemnej. W związku z tym satelita nie potrzebuje zbyt dużej mocy obliczeniowej.
Źródło: RMF
https://www.rmf24.pl/nauka/news-pierwsz ... Id,3991532www.astrokrak.pl