Se han combinado dos tecnologías probadas para crear una nueva tecnología prometedora que podría hacer frente a futuros desafíos de navegación en el espacio profundo. También puede ayudar a demostrar, por primera vez, las comunicaciones de rayos X en el espacio, una capacidad que permitiría la transmisión de gigabits por segundo en todo el sistema solar.

La nueva tecnología, llamado NavCube, combina SpaceCube de la NASA, una plataforma informática de vuelo reconfigurable y rápida, con el receptor de vuelo del Navigator Global Positioning System (GPS). Navigator GPS utiliza la señal GPS para permitir el posicionamiento autónomo a bordo, navegación, y sincronización incluso en áreas de señal débil. Considerada una de las tecnologías habilitadoras en la misión insignia Magnetospheric Multi-Scale (MMS) de la agencia, Navigator GPS se incluyó recientemente en el Guiness World Records por la corrección de GPS de mayor altitud.

"NavCube es más flexible que los navegadores anteriores debido a sus amplios recursos computacionales. Además, porque agregamos la capacidad de procesar señales GPS modernizadas, NavCube tiene el potencial de mejorar significativamente el rendimiento a bajas, y especialmente, altitudes altas, potencialmente incluso al área del espacio cerca de la luna y las órbitas lunares, "dijo Luke Winternitz, Arquitecto jefe de Navigator.

"Este nuevo producto es un ejemplo de nuestros esfuerzos de investigación y desarrollo, "añadió Peter Hughes, el director de tecnología del Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, cuya organización financió el desarrollo de las tres tecnologías y nombró al equipo NavCube como el ganador de este año del premio "Innovadores del año" de su organización. "Tanto SpaceCube como Navigator ya demostraron su valor para la NASA. Ahora, la combinación de los dos le da a la NASA otra herramienta. Además, la posibilidad de que pueda ayudar a demostrar las comunicaciones de rayos X en el espacio, una tecnología en la que también tenemos interés, es particularmente emocionante ".

Esta prometedora tecnología está programada para volar como uno de varios experimentos en un palé externo que se desplegará en la Estación Espacial Internacional en 2018. Una unidad NavCube demostrará sus capacidades de navegación y procesamiento gracias a la fusión de sus padres tecnológicos, mientras que el otro podría potencialmente proporcionar datos de tiempo precisos para un experimento que demuestre las comunicaciones de rayos X, o XCOM.

"Un partido en el cielo"

Como parte de la posible demostración de XCOM, NavCube impulsará la electrónica de un dispositivo llamado Fuente de rayos X modulada, o MXS, que genera pulsos de rayos X de fuego rápido, encender y apagar muchas veces por segundo. Estas pulsaciones de disparo rápido se pueden utilizar para codificar bits digitales para transmitir datos. Fue desarrollado como un banco de pruebas para validar el Explorador de composición interior de estrellas de neutrones de la NASA, o NICER, que principalmente estudiará las estrellas de neutrones y sus parientes más cercanos que giran rápidamente, púlsares, cuando se lance como carga útil de una estación espacial adjunta en 2017.

XCOM es una de las dos demostraciones de tecnología que los investigadores principales de NICER, Keith Gendreau y Zaven Arzoumanian, quieren hacer con NICER. Para demostrar XCOM unidireccional, el equipo instalará MXS en la plataforma del experimento donde transmitirá datos a través de rayos X a los receptores de NICER ubicados a 166 pies de distancia en el lado opuesto de la estructura de la estación espacial.

El trabajo de NavCube es ejecutar el interruptor de encendido y apagado de MXS, dijo Jason Mitchell, un ingeniero de Goddard que ayudó a hacer avanzar el MXS. Debido a que NavCube combina la computación de alta velocidad de SpaceCube con la capacidad de Navigator para rastrear señales GPS, el equipo también quiere experimentar con rango de rayos X, una técnica para medir distancias entre dos objetos.

"NavCube proporcionó la mejor solución para ejecutar este experimento, "Dijo Mitchell." La combinación de estas poderosas tecnologías fue un matrimonio hecho en el cielo ".

Aunque la mayor parte de la tecnología está lista, el equipo todavía está buscando fondos adicionales para completar un MXS listo para el espacio, incluyendo su carcasa y fuente de alimentación de alto voltaje. "Tenemos la mayor parte del hardware, pero necesita un poco más de soporte para completar el paquete XCOM, "dijo Jenny Donaldson, quien lidera el desarrollo de la carga útil NavCube. "Esta es una gran oportunidad para demostrar NavCube y, si todo sale según lo planeado, Comunicaciones de rayos X, " ella dijo.

Herencia rica

NavCube remonta su linaje a dos tecnologías ya probadas:SpaceCube 2.0 y Navigator GPS. SpaceCube 2.0, uno en una familia de procesadores integrados, es de 10 a 100 veces más rápido que los procesadores de vuelo más tradicionales. Habiendo volado muchas veces antes, incluso en paletas de experimentos anteriores, SpaceCube ahora disfruta de una lista creciente de clientes, incluidas futuras misiones de servicio robótico de alto perfil.

El receptor Navigator GPS Flight fue diseñado expresamente para detectar, adquirir, y rastrear débiles señales de GPS para la misión MMS de la NASA. Navigator ahora está proporcionando información de posicionamiento a las cuatro naves espaciales que deben volar en un particular, formación de vuelo en altura para recopilar datos científicos. Desde el lanzamiento de MMS, Navigator ha establecido récords, un logro reconocido recientemente por los récords mundiales Guinness por proporcionar la posición de GPS de mayor altitud. En el punto más alto de la órbita MMS, Navigator ha rastreado hasta 12 satélites GPS. El equipo originalmente esperaba detectar no más de dos o tres satélites GPS.

Barry Geldzahler, científico jefe y tecnólogo jefe del Programa de Navegación y Comunicación Espacial (SCaN) de la NASA, quien también proporcionó fondos adicionales para este proyecto, vio los beneficios que esta tecnología podría traer a la NASA desde el principio.

"Sabíamos que la velocidad de procesamiento de SpaceCube y la capacidad de seguimiento de Navigator podrían ser una combinación poderosa, ", dijo Geldzahler." La siguiente tarea fue descubrir cómo hacerlo más pequeño y aumentar la sensibilidad para aplicaciones de misión más flexibles ".

"En el momento, necesitábamos una más robusta, plataforma de procesamiento reprogramable y extensible, "añadió Monther Hasouneh, Líder de hardware de NavCube. "SpaceCube ya estaba allí. Además, pensamos que las misiones que utilizan SpaceCube 2.0 como procesador de datos científicos también podrían beneficiarse de tener un receptor GPS como un complemento de bajo costo, "añadió.

Hasouneh y su equipo transfirieron el software y el firmware del Navigator a la plataforma reprogramable SpaceCube y desarrollaron una tarjeta de radiofrecuencia GPS compatible y, al hacerlo, tamaño reducido de Navigator. El equipo también agregó nuevas capacidades de señal GPS y mejoró la sensibilidad del Navigator para hacerlo apropiado para una gama más amplia de aplicaciones.