Un grupo de geeks rusos tiene la intención de disparar un pequeño vehículo a la luna, que se supone que fotografiará los lugares de aterrizaje de Apolo. Esta será la prueba definitiva de que la gente realmente visitó la luna.
En uno de los artículos sobre el tema he leído que se podría utilizar un ordenador de a bordo de bajo coste, incluso un Arduino, siempre que esté protegido de la radiación.
Si el propósito de la nave espacial es
¿Realmente puedes usar un dispositivo de gama baja como Arduino como computadora de a bordo? ¿Si no, porque no?
Actualización 1 (02/06/2016 12:34 MSK): Le pregunté al líder del proyecto cómo pretenden probar que las imágenes son reales. Puedes encontrar su respuesta aquí . Version corta:
¿Se puede tener una nave espacial basada en un Arduino? ¡Seguro que puede! ArduSat eran dos cubesats financiados por kickstarter que finalmente se lanzaron desde la Estación Espacial Internacional en noviembre de 2013. Cuando lo piensas, un Arduino supera fácilmente, por ejemplo, al Apollo Guidance Computer de más de cuarenta años.
Todos sus requisitos deberían ser factibles, si se trata simplemente de una misión de sobrevuelo.
Por cierto, las imágenes de los lugares de aterrizaje de Apolo ya están tomadas, por ejemplo, por la sonda Clementine .
Puede, pero sufrirá una serie de problemas. Estos problemas probablemente se pueden superar con una misión a corto plazo. Los problemas incluyen:
Estos probablemente se pueden superar en su mayoría agregando protección adicional a la nave espacial. Pero no hay nada en particular que impida que un Arduino se use para controlar una nave espacial, especialmente en una misión a muy corto plazo. Se ha demostrado en LEO, pero los efectos de la radiación serán más severos para una misión a la Luna. En resumen, se podría hacer, pero no lo recomendaría.
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carácter (un punto de parada) por un -
carácter al comienzo del quinto punto de la lista. Es demasiado insustancial para mí hacerlo a través de ediciones sugeridas. Salud.Estoy de acuerdo con la respuesta de Hohmannfan. Esta respuesta aborda el problema más amplio de las computadoras en los satélites.
¿Quién necesita una computadora? No creo que haya nada sobre la misión que ha descrito en la pregunta que realmente requiera ninguna "computadora digital". Puede parecer que el manejo de imágenes y la navegación son muy exigentes en términos informáticos, pero eso se debe en gran parte a que estamos acostumbrados a la idea de un mundo habilitado por software de alto nivel.
Creo que es un buen punto de partida en términos de la educación en ingeniería de sistemas para recorrer los procesos involucrados y preguntarse " ¿cuál es la implementación más básica posible? ", particularmente en términos de " qué decisiones deben tomarse absolutamente en cuenta, en lugar de que por mando terrestre? ». Los diseñadores de misiones en los años 60 a 80 a menudo se inclinaron por el lado de "no se necesita computadora". Solo desde que el peso, el rendimiento y el costo de tales cosas se han reducido, lo damos por sentado.
Digital Todas las decisiones lógicas que deben tomarse en un satélite podrían, en principio, tomarse mediante puertas lógicas discretas. Es un juicio de ingeniería en cuanto a cuándo la "máquina de estado finito digital" así creada se ha vuelto tan complicada que sería mejor reemplazarla por una arquitectura de CPU/bus de direcciones/bus de datos.
Aparte, no es obvio que haya una línea divisoria clara entre la electrónica discreta y una "computadora" en el sentido moderno. Este artículo sobre Pioneer 10 sugiere las posibilidades intermedias.
Gran parte del cálculo de la misión se realizó en la Tierra y se transmitió a la sonda, donde pudo retener en la memoria hasta cinco comandos de las 222 entradas posibles de los controladores terrestres. La nave espacial incluía dos decodificadores de comandos y una unidad de distribución de comandos, una forma muy limitada de procesador, para dirigir las operaciones en la nave espacial.
Analógico Además, las decisiones relacionadas con cantidades progresivas - salidas de sensores y lazos de control se analizan en primera instancia en términos de ingeniería de control. La forma en que se implementan es nuevamente una elección de diseño y el viejo mundo estaba lleno de elementos informáticos analógicos.
Compatibilidad ambiental Existe el entorno de lanzamiento y luego la radiación natural una vez en órbita. Este último incluye daños por ESD (ver aquí ), así como daños por dosis de radiación y desplazamiento. Una anécdota interesante es que las computadoras de rendimiento progresivamente más alto que usan puertas físicamente más pequeñas y tiempos de conmutación son más vulnerables a estos efectos que sus primos mayores. Cuando se trata de ESD, el blindaje no ayuda cuando hay partes periféricas del circuito en la superficie de la nave espacial. Los diseñadores deben tomarlo con cuidado.
Por cierto, gracias @uhoh por el enlace , fue interesante.
Debería ser posible. ESA ha probado la dureza de radiación de algunos procesadores primos de los utilizados en Arduino y resultaron bastante buenos, al menos para una misión relativamente corta. Algunas cosas actuales en realidad usan chips de arquitectura 8051 antiguos.
Habría suficiente potencia de procesamiento para realizar la navegación, tal vez incluso para transmitir imágenes falsas grabadas.
Editar: Aquí se puede encontrar un powerpoint que resume los hallazgos de la ESA .
Resultado de iones pesados para ATMega128
El ATMega128-AU16 tiene un comportamiento aceptable para un entorno ISS LEO.
SEL una vez cada 481 años
SEU una vez cada 690 años
El AT90CAN128-AU16 no es aceptable para aplicaciones espaciales.
El chip utilizado en muchos Arduinos es el ATMega328, que es un primo del ATMega128.
Otros han cubierto las dificultades del hardware, pero me gustaría mencionar las dificultades del software. Obtener suficiente margen (CPU y memoria) es difícil en los procesadores de clase arduino. Las naves espaciales en las que he trabajado han requerido un margen de entre el 50 % y el 90 %, lo que significa que solo puedes usar entre el 50 % y el 10 % del procesador. El margen es para cosas como la capacidad de programación y la limpieza de memoria. El otro factor es que es más difícil (y por lo tanto más costoso) escribir software confiable con menos recursos. Hay una línea muy fina entre demasiado simple (no puede hacer todas las comprobaciones que realmente debería hacer) y demasiado complejo (imposible de probar) y el arduino probablemente prefiera más lo primero.
No necesita tanta potencia de procesamiento o RAM para explorar el espacio. El Arduino es mucho más potente que los procesadores que se han utilizado históricamente en las naves espaciales. El Arduino básico es de 16 MHz y 256 KB de memoria flash. Puede agregar RAM o flash en cantidades significativas. Las computadoras utilizadas en el programa espacial Apolo no se acercan a esto.
Los procesadores de Galileo son de 8 MHz, mientras que Spirit y Opportunity son procesadores de 20 MHz. El código de estas sondas fue altamente optimizado y especialmente desarrollado para el propósito en cuestión, haciendo un uso muy eficiente de los recursos informáticos disponibles.
Es completamente factible.
Desde un punto de vista computacional, es factible empaquetar todos los algoritmos allí. Sin embargo, hay problemas con el blindaje contra la radiación como usted señala, pero los circuitos integrados también se ven afectados por la temperatura, por lo que también se debe considerar el aislamiento térmico adecuado, ya que definitivamente no están clasificados para operar en entornos "duros".
Creo que este proyecto es extremadamente difícil. Para obtener imágenes detalladas de alta calidad de los sitios de aterrizaje de Apolo, necesita una órbita muy baja alrededor de la luna. La distancia entre la nave espacial y el lugar de aterrizaje debe ser lo suficientemente pequeña para obtener una imagen detallada. Pero esas órbitas lunares muy bajas no son estables debido a los mascons de la luna. Para evitar un choque, la pequeña nave espacial necesitaría un sistema de propulsión sofisticado y mucho combustible para el control de la órbita. La navegación debe ser extremadamente precisa para obtener una órbita sobre un lugar de aterrizaje. No hay GPS lunar disponible para la navegación. Encontrar los sitios de aterrizaje requiere un procesamiento de imágenes complejo y muy rápido para detectar los restos de un aterrizaje dentro de una serie de imágenes. Dudo que un arduino tenga suficiente poder de procesamiento para hacer este procesamiento de imágenes en tiempo real.
Mi opinión: podría usar una placa Arduino, pero tendría que volver a fabricarla para que no cumpla con RoHS, es decir, usar soldadura hecha de aleación de plomo y estaño, usar revestimientos de conformación y encapsularla. Tal como está, la electrónica espacial tiene una exención del cumplimiento de RoHS de todos modos.
Las placas Arduino que compra en el mercado cumplen con RoHS y utilizan soldaduras sin plomo, cuyo único metal estructural principal es el estaño, aleado con una pequeña cantidad de plata. Un problema con eso en un entorno espacial es la alta susceptibilidad al crecimiento de filamentos de estaño de las uniones de soldadura, lo que puede causar cortocircuitos al formar un puente con las pistas adyacentes. Los bigotes de estaño se han preguntado aquí antes. El contenido de plomo ralentiza el crecimiento de los bigotes e inhibe la plaga del estaño.
Desafortunadamente, el crecimiento y las causas de estos bigotes no se comprenden bien, y la duración de la misión no es un factor: pueden ocurrir en cualquier momento.
Entonces su COTS Arduino podría fallar en cualquier momento.
Esto es algo que he estado investigando también. Aquí está mi idea:
Use ATMEGA328 (o ATMEGA16A si es lo suficientemente duradero) con triple redundancia, usando solo componentes de orificio pasante en protoboard. Como se mencionó en otra parte aquí, use soldadura con plomo. El circuito de votación para cada salida digital se puede construir con 4 puertas lógicas. También se puede construir un contador de errores y un circuito de vigilancia para restablecer una CPU que se comporta mal a partir de chips lógicos discretos. La serie 4000 es lo que estoy viendo en este momento. Agregue optoaisladores donde tenga sentido. La cinta de cobre en la parte superior e inferior de cada chip podría ayudar un poco.
Aplique una capa conformada a todo el tablero cuando haya terminado. Agregue blindaje RF de acero delgado sobre los componentes más sensibles. Use epoxi para encapsular debajo del blindaje. Hay algunas investigaciones nuevas (lo siento, no tengo un enlace) que sugieren que el óxido podría ayudar a desviar ciertas partículas no deseadas, por lo que si este escudo interno está oxidado, eso podría ayudar. El blindaje debe conectarse a tierra común con algún tipo de protección contra picos repentinos.
Coloque todo en una caja de proyecto de aluminio fresado/fundido con paredes de al menos ⅛" de grosor. Las conexiones al exterior deben usar conectores de aviación GX. Evite que el acero y el aluminio se toquen usando cobre o latón. Exactamente cómo depende de cómo lo haya hecho. el agujero y cuánto espacio hay alrededor de él. Llene toda la caja con material para macetas. Lije las superficies de contacto de la caja y la tapa para un buen contacto, atorníllela y selle la costura con cinta conductora.
Puede ser un poco más pesado de lo que te gustaría, pero todos estos métodos juntos le dan una oportunidad de sobrevivir.
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