ESA:s GomX-4B CubeSat bär denna lilla, billigt men viktigt sekundärt experiment:ett enda 10x10cm elektronikkort med 12 separata datorminnen, består av tre exempel på fyra olika typer, var och en köpt för några euro. Känd som Chimera – förkortning för Cubesat Highly Integrated Memory Radiation Assurance – detta experiment kommer att testa hur sådana "kommersiella-off-the-shelf"-delar (COTS) klarar bombardemang av elektriskt laddade atompartiklar med hög energi från solen och rymden. Ett speciellt rymdkvalificerat övervakningschip, sett i guld, kommer att spela in prestanda för dussinet minnen. Kredit:European Space Agency
ESA:s nästa uppdrag, miniatyren GomX-4B, inkluderar ett piggyback-experiment för att testa hur väl vardagliga kommersiella datorminnen presterar i den strålningsdränkta miljön i rymden.
Redo att lanseras från Kina på fredag, GomX-4B byggdes av sex vanliga 10 cm CubeSat-enheter av GomSpace i Danmark.
Dess huvudsakliga mål är att testa radiolänkar mellan satelliter och mikroframdrivning, men GomX-4B bär också en liten, billigt men viktigt sekundärt experiment:ett enda 10x10cm elektronikkort med 12 datorminnen, består av tre exempel på fyra olika typer, var och en köpt för några euro.
Känd som Chimera, det här experimentet kommer att testa hur sådana "kommersiella"-delar klarar av bombardemang av elektriskt laddade atompartiklar med hög energi från solen och rymden. Ett speciellt rymdkvalificerat övervakningschip kommer att registrera prestandan för dussinet minne.
"Interaktion med laddade partiklar kan inducera "bitflips" i datorns minne, införa fel, " förklarar Chimera-teammedlemmen Tomasz Szewczyk.
"Vi utför marktester och mjukvarumodellering för att förstå hur olika komponenter påverkas av strålning, men inget slår riktiga tester i rymden.
"Det finns ett ökande tryck på att använda fler hyllplansdelar i omloppsbana eftersom de är teoretiskt billigare och mer kapabla än rymddesignade delar, men det finns frågetecken över deras tillförlitlighet.
Rymden bortom jorden är full av strålning. Laddade partiklar som sänds ut från solen, begränsat inom jordens magnetosfär eller härrörande från det vidare universum, är en viktig orsak till satellitavvikelser och funktionsfel. Kredit:European Space Agency
"Till exempel, olika partier av samma del kan ha radikalt olika reaktioner på laddade partiklar, baserat på små variationer i råvarorna eller tillverkningsprocessen. Det är därför vi flyger tre versioner av varje minne."
När det blev klart att det fanns en chans att flyga på GomX-4B, Chimera byggdes och testades på ett år, med ESA:s dataingenjörer som arbetar tillsammans med kvalitetssäkringsexperter. Styrelsen monterades av certifierade ESA-ingenjörer, med miljötester för uppskjutning och rymdförhållanden med hjälp av skakbord och termiska vakuumkammare.
"ESA-uppdrag har redan använt en mängd olika delar från hyllan, säkert under de senaste två decennierna, " kommenterar datavetaren Gianluca Furano. "Allt massminne av flygande uppdrag består av rent kommersiella flashenheter, till exempel.
"Och just nu finns det vissa komponentområden där vi helt enkelt inte har något utrymmeskvalificerat alternativ. Problemet är att hylldelar måste genomgå en hel del tester för att vara säkra på att de kommer att uppfylla de nödvändiga prestanda och tillförlitlighet, och detta kan innebära att deras kostnad per enhet faktiskt hamnar mycket högre."
Dessutom, kapaciteten hos rymdkvalificerade delar släpar vanligtvis flera generationer efter hylldelarna, som drar nytta av fördubblingen av transistorer per chip vartannat år eller mindre.
ESA:s GomX-4B CubeSat kommer att testa intersatellitlänkar och framdrivande omloppskontroll för framtida konstellationer, arbetar med twin GomX-4A, som ägs av det danska försvarsministeriet. Kredit:European Space Agency
Ett tillvägagångssätt är att ta kommersiella enheter och ta fram metoder för att bäst använda dem för rymdtillämpningar, ofta med hjälp av tillverkare. Till exempel, programmerbara chips som kallas "fältprogrammerbara grindmatriser" kan ha feldetekterings- och korrigeringsmekanismer tillagda.
"Ju mer kunskap vi har om hur dessa delar beter sig i rymdoperationer, ju mer vi kan utveckla effektiva motåtgärder, ", tillägger Gianluca.
"Markbunden industri börjar också bli intresserad av sådana lösningar. För stora datacenter som använder enorma mängder minne, kosmiska strålar sätter redan tillförlitlighetsgränser. Sådana effekter kommer också att bli en faktor inom chips för säkerhetskritiska applikationer, som självkörande bilar."
"Flygande teknikexperiment på CubeSats öppnar upp en uppsjö av möjligheter att få tillgång till rymden snabbare, och mer kostnadseffektivt, ", tillägger ESA:s Ali Zadeh. "Den multidisciplinära karaktären hos sådana experiment resulterar i spännande samarbeten inom vår byrå."
