赫拉小行星任务的大脑是抗辐射和防止故障的

在欧洲航天局的核心赫拉的双重迪迪莫斯小行星任务将是一个旨在防止故障的机载计算机。

赫拉的计算机设计可以在距离地球4.9亿公里的地方运行，经受四年的强烈辐射照射，必须能够顺利运行，不会锁定任务故障或者导致任务失败的痛苦，同时推动机载自治的极限。

赫拉的行星防御任务正在整个欧洲发展，最终确定了一个现成的设计，将于今年11月在Space19 +部长理事会上向欧洲的空间部长们展示。赫拉的机载计算机正在由比利时的QinetiQ Space监督，该机构也是Proba系列技术测试小型卫星的制造商。

QinetiQ Space的Peter Holsters解释说：“一个流行的类比是，如果一个卫星的平台就像一辆公共汽车 - 其座位上的乘客就像载有科学的有效载荷一样 - 那么车载计算机就是公共汽车的驱动器。它是大脑的一部分。整个任务，协调和操作各种车载系统和有效载荷。“

超越地球轨道

挑战在于，这种特定的机载计算机将比地球轨道上的典型任务运行得更远。为了拦截Didymos对近地小行星，桌面大小的太空船将远远地进入深空，略微超出火星轨道。

“如此遥远的意味着在不同的辐射环境中进行操作，这需要非常谨慎的元件选择以及特定的软件策略，”Peter补充道。

除了保护地球的磁场之外，空间中充满了来自更广泛宇宙的带电粒子，以及来自我们太阳的太阳风暴。这些粒子的能量足以通过表面屏蔽来“翻转”各个存储位 - 可能破坏计算机存储器 - 或造成称为“闩锁”的永久性损坏，相当于微小的短路。

“我们的计算机使用闪存 - 与您自己的笔记本电脑或智能手机相同 - 但我们会进行严格的辐射测试，以确保我们使用的批次符合必要的性能标准，”Peter补充道。

“管理问题的下一个层面是在软件方面，快速的错误检测和内存管理检查，包括识别和解决内存中”坏块“的能力。

推动自治的边界

至于所有深空任务，地面控制的支持也将受到限制。所涉及的绝对距离意味着实时控制是不可行的。赫拉的计算机将能够做出许多自己的决定。此外，在Didymos 的复杂的双小行星环境中，必须避免在关键的近距离操作期间切换到安全模式。

“在地球轨道上，一个任务的计算机进入安全模式并不是什么大不了的事 - 卫星本身不会去任何地方，有时间重新配置它，”彼得说。“但是在深空中，随着大小行星的旋转，任何从失败中恢复的过程都必须尽快自动完成。

“这意味着从故障元件到备份的最大冗余和快速切换时间。我们实际上从另一个公司项目中获得了这种热冗余的良好体验：根据国际分娩和对接机制标准开发安全关键对接机制，用于在一端和国际空间站或未来的月球网关站之间建立有人驾驶和无人驾驶的航天器之间的连接。

“我们对Hera的基准是任何计算机故障的重新配置应该非常快，大约10到20秒。

“另一个设计策略是故意不具备中央车载计算机的所有功能。在赫拉，图像处理 - 可能用于自动航天器导航 - 将由罗马尼亚GMV开发的专用单元执行。”

这是一种类似的方法，可以使用单独的图形卡使您的家用计算机更好地运行视频游戏 - 避免因计算密集但非核心任务而堵塞计算机。

Hera的计算机将运行在功能强大的双核LEON-3处理器上，该处理器是ESA开发的空间微处理器系列的一部分。它的整体设计是从ADPMS-高级数据和电源管理系统 - 在Proba-2上运行的计算机，Proba-V和即将推出的Proba-3微型卫星上开发的。该计算机已经展示了超过15年的在轨运行，具有极高的可靠性。

“我们已经达到了我们升级的ADPMS设计的工程模型阶段，该阶段将为Altius臭氧监测任务以及Hera提供服务。

“这项测试由ESA的一般支持技术计划支持 - 正在我们的ProbaNEXT项目下进行，该项目正在开发我们的下一代Proba平台，用于各种用途和用户。

“目前，我们正在对设计的冗余和快速切换时间元素进行鉴定。这项测试使我们能够展示Hera所需的所有相关功能，因此一旦决定完成任务，我们就会做好准备。”