Gli scienziati della Samara National Research University hanno sviluppato e prodotto un prototipo di un sistema di controllo intelligente per i nanosatelliti. Il complesso unificato di gestione, navigazione e comunicazione (CUNC) sarà in grado di prendere decisioni indipendenti in varie situazioni di emergenza in orbita basate sugli algoritmi in esso incorporati. Il lavoro viene svolto con una sovvenzione della Russian Science Foundation (RSF). Secondo gli scienziati, l ‘”intelligenza elettronica” a bordo del satellite aumenterà l’affidabilità del veicolo spaziale, oltre a ridurre i costi del suo riempimento elettronico.
La maggior parte dei nanosatelliti incontra problemi con i sistemi di bordo nel loro primo anno in orbita. Le dimensioni in miniatura di tali veicoli spaziali rendono impossibile la prenotazione di sistemi vitali. Pertanto, un guasto in uno di essi può disabilitare completamente un satellite in miniatura.
“Di solito, i sistemi di bordo dei nanosatelliti – un ricevitore di navigazione, un ricetrasmettitore, un sistema di alimentazione di energia e altri – operano separatamente, ciascuno con i propri controller, che sono controllati indipendentemente. Abbiamo deciso di collegarli in un unico complesso che costantemente confronta e valuta il loro stato. È in grado di realizzare soluzioni indipendenti basate sulla totalità di tutte le misurazioni secondo gli algoritmi previsti “, ha affermato il project manager, professore associato del dipartimento di ricerca spaziale interuniversitaria dell’Università Samara Andrew Kramlich.
Tuttavia, secondo A. Kramlich, è difficile mettere tutta la varietà di possibili situazioni nel “cervello elettronico” sotto forma di un albero decisionale pronto, quindi gli scienziati hanno proposto un approccio basato sull’uso di una composizione eccessiva di strumenti di misurazione e supporto algoritmico flessibile.
Con l’aiuto di esperimenti di laboratorio condotti presso il Centro universitario per i test e lo sviluppo dei nanosatelliti, gli scienziati stanno stabilendo possibili errori che incidono sui mezzi di misurazione. Durante le prove a terra, a ogni strumento di misurazione viene assegnato un coefficiente chiamato dagli scienziati un “coefficiente di confidenza della misurazione”.
“Il sistema di bordo valuta criticamente tutte le informazioni ricevute e prende in modo indipendente le decisioni su quali dati utilizzare e quali escludere dalla decisione. Se “capisce” che un sensore sta “mentendo”, abbasserà il suo coefficiente di confidenza e sostituirà le sue misurazioni con i dati di altri sistemi in tutto o in parte “, ha dichiarato A. Kramlich.” Quando il numero di misurazioni non è sufficiente, il complesso stesso può decidere come risolvere il problema con precisione. Se il computer ha successo, ricorda questa decisione. Se non riesce a far fronte quando si verifica una situazione, le informazioni vengono trasmesse alla Terra. Qui possiamo analizzare il problema e trovare una soluzione. il nuovo algoritmo e i valori dei “fattori di confidenza della misurazione” verranno scaricati sul computer di bordo durante la successiva sessione di comunicazione.
I modelli di algoritmo e i coefficienti stabiliti nel CUNC terranno conto anche dell’invecchiamento dei componenti del sistema di bordo a causa dell’influenza dei fattori di volo spaziale – ad esempio, le caratteristiche dei sensori del sistema satellitare peggiorano di quanto inizialmente dichiarato dal produttore, errori si accumulano nel sistema, i pannelli solari si degradano gradualmente a causa dell’erosione meteorica, delle radiazioni e di altri fattori dello spazio esterno.
Gli sviluppatori CUNC hanno anche fornito una soluzione in caso di guasto del computer di bordo, quindi parte delle sue attività possono essere calcolate sui controller del ricevitore di navigazione.
Il complesso di controllo, navigazione e comunicazione creato non è altamente specializzato e in futuro può essere utilizzato su satelliti di vario tipo. Secondo gli scienziati, la loro tecnologia apre la possibilità di creare piattaforme di massa per veicoli spaziali in nanoclasse. Il metodo di compensazione dell’algoritmo che hanno proposto consentirà di ottenere un’affidabilità sufficiente dei nanosatelliti senza utilizzare una base elementare speciale resistente alle radiazioni, il cui costo è molto più alto del prezzo dei componenti elettronici standard.
Si prevede che il primo compito del nanosatellite CUNC sarà quello di partecipare a un progetto del consorzio delle università russe per studiare la ionosfera terrestre. “Il primo esperimento in cui vogliamo utilizzare il nostro complesso di controllo, navigazione e comunicazione è un progetto per studiare la ionosfera terrestre. Vogliamo che il nostro complesso sia installato a bordo della nanosatellite, su cui il nostro team sta attualmente lavorando, e speriamo che nel 2021 saremo in grado di testare il complesso in condizioni di volo reali “, ha affermato A. Kramlich.
