L’industrie peut développer de nouvelles puces informatiques et d’autres composants potentiels de charge utile de satellite plus rapidement que les laboratoires nationaux ne peuvent les tester et les intégrer dans des satellites qui doivent répondre à des normes strictes de sécurité et de préparation à l’espace. Cela peut créer un retard dans l’utilisation des dernières technologies pour les systèmes spatiaux de sécurité nationale.
Le placement de cette charge utile, qui comprend une puce informatique dotée de capacités de traitement avancées, à bord de la Station spatiale internationale aidera les chercheurs des laboratoires nationaux Sandia à évaluer une nouvelle technologie informatique haute performance destinée à être utilisée dans les futurs systèmes spatiaux. (Photo de Craig Fritz) Cliquez sur la vignette pour une image haute résolution.
Une équipe des Laboratoires nationaux Sandia s’efforce de changer cela en créant un processus itératif qui utilise la Station spatiale internationale comme terrain d’essai pour tester et faire évoluer rapidement la technologie dans l’espace.
En collaboration avec la National Nuclear Security Administration, la NASA et la société spatiale commerciale NanoRacks, Sandia a commencé sa première démonstration ce mois-ci lorsque des astronautes ont utilisé le bras robotique canadien pour installer la charge utile de Sandia qui testera la technologie informatique haute performance sur la plateforme externe NanoRacks, hébergée sur le module externe japonais de la Station spatiale internationale.
La charge utile, nommée LEONIDAS, fonctionnera en orbite pendant environ 10 semaines avant de retourner à Sandia pour une évaluation plus approfondie. Il pourrait également s’agir de la première charge utile à faire voler un Advanced Micro Devices Versal dans l’espace, a déclaré James Meub, directeur et l’un des responsables de l’ingénierie du projet. Le Versal est une puce informatique commerciale qui offre des capacités de traitement avancées et peut mieux résister aux rayonnements naturels présents dans l’espace sans utiliser d’électronique traditionnelle résistante aux rayonnements.
“En raison de leurs missions critiques, les satellites de sécurité nationale doivent toujours fonctionner comme prévu”, a déclaré Meub. “En général, cela signifie que nous utilisons des composants auxquels nous avons confiance parce qu’ils ont déjà bien fonctionné dans l’espace ou ont fait l’objet d’un long processus de sélection et de tests qui simule l’environnement spatial. Au lieu de nous concentrer sur le perfectionnement du système au sol et en laboratoire, le L’équipe obtiendra des données de performances et une expérience dans l’intégration de la technologie avec des conceptions de charges utiles plus rapidement qu’auparavant.
Meub a déclaré que les données générées par chaque charge utile hébergée sur la station spatiale contribueront à éclairer et à améliorer la conception du prochain système et, à terme, permettront à l’équipe d’être plus réactive aux menaces et opportunités pour la sécurité nationale.
Injecter de nouvelles technologies dans les missions à long terme
Thomas Bradshaw, ingénieur informatique principal du projet, prépare une charge utile pour les tests d’intégration aux Sandia National Laboratories. (Photo de Craig Fritz) Cliquez sur la vignette pour une image haute résolution.
Depuis 1963, Sandia et le Laboratoire national de Los Alamos ont développé des charges utiles pour détecter les détonations nucléaires. Le Détecteur d’éclatement globalpar exemple, recherche les détonations nucléaires dans le monde, offrant des informations en temps réel aux décideurs politiques américains.
Un satellite de haute rigueur comme le Global Burst Detector peut prendre une décennie ou plus pour passer du concept au lancement, a déclaré le directeur John Dickinson. Pour chaque nouvelle version du Global Burst Detector, chaque pièce est testée individuellement et en tant que système, subissant divers substituts pour l’environnement spatial, notamment des tests de vibration, de vide thermique et de rayonnement.
“Bien que cela produise des charges utiles très fiables, il n’intègre pas facilement ni rapidement les dernières technologies”, a déclaré Dickinson. “Grâce à cette nouvelle approche, nous pouvons tester une nouvelle technologie dans l’espace d’ici 12 à 18 mois, ce qui nous permettra de l’envisager pour le prochain GBD et d’autres charges utiles dans un délai plus rapide.”
La deuxième charge utile fait mûrir de nouvelles recherches sur la préparation à l’espace
Au-delà du test de nouvelles technologies commerciales comme le Versal, Sandia sera également en mesure de faire évoluer la nouvelle recherche fondamentale produite dans le cadre de ses projets de recherche et de développement dirigés en laboratoire.
Prévue pour être lancée après LEONIDAS, la prochaine charge utile nommée ASTRID testera quatre technologies différentes initialement développées dans le cadre de la campagne de mission Science and Technology Advancing Resilience for Contested Space de Sandia. Le campagne vise à développer de nouvelles solutions pour protéger de manière autonome les satellites contre les menaces.
L’équipe des laboratoires nationaux Sandia a effectué les derniers tests et vérifications sur NanoRacks avant que LEONIDAS ne soit préparé pour le lancement. (Photo de John Dickinson) Cliquez sur la vignette pour une image haute résolution.
Les nouvelles technologies comprennent :
- Une peinture au dioxyde de vanadium, développée par la physicienne Erika Vreeland, qui modifie ses propriétés optiques pour agir comme une fenêtre thermique à mesure que la température augmente, pour réguler passivement la température d’un satellite et aider à le défendre contre les armes à énergie dirigée.
- Protection contre les impulsions électromagnétiques, développée par l’ingénieur optique Charles Reinke, en entourant l’ordinateur d’un satellite d’un boîtier métallique scellé, puis en utilisant des piézoélectriques – de petits actionneurs vibrant rapidement – pour transmettre des données et fournir une puissance acoustique, permettant ainsi à un satellite de redémarrer et de poursuivre sa mission après une impulsion électromagnétique.
- Integrity Box, dirigé par le chercheur en cybersécurité Sean Crosby, qui applique des informations d’heure et de localisation ainsi qu’une signature numérique inviolable aux images capturées par satellite, garantissant ainsi l’authenticité des données.
- Des réseaux neuronaux résistants aux radiations, dirigés par le directeur Josh Donckels et l’ingénieur électricien Gary Simon, qui ont été formés sur des données modifiées par les radiations, permettant à l’équipe de comparer ses performances à celles des réseaux neuronaux traditionnels formés sur des données vierges.
Le Bureau de détection des détonations nucléaires spatiales de la NNSA a financé LEONIDAS, tandis que la recherche initiale pour ASTRID a été financée par Sandia. Recherche et développement dirigés en laboratoire programme.
Sandia National Laboratories est un laboratoire multimission exploité par National Technology and Engineering Solutions de Sandia LLC, une filiale en propriété exclusive de Honeywell International Inc., pour la National Nuclear Security Administration du ministère américain de l’Énergie. Sandia Labs assume d’importantes responsabilités en matière de recherche et de développement dans les domaines de la dissuasion nucléaire, de la sécurité mondiale, de la défense, des technologies énergétiques et de la compétitivité économique, avec ses principales installations à Albuquerque, au Nouveau-Mexique, et à Livermore, en Californie.
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