Ett hybridberäkningssystem utvecklat vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, är den möjliggörande tekniken bakom ett ambitiöst experiment som testar en relativ navigerings- och autonom dockningskapacitet känd som Raven.

Utvecklad av Satellite Servicing Projects Division, eller SSPD, modulen i storleken för handbagage lanserades den 19 februari ombord på SpaceX:s rymdfarkost Dragon, tillsammans med andra experiment utplacerade utanför den internationella rymdstationen på en experimentpall. Raven testar och mognar synligt, infraröda och lidarsensorer och maskinseendealgoritmer; modulen kommer att föra NASA ett steg närmare att förverkliga den banbrytande autopilotkapaciteten som kan tillämpas på många NASA-uppdrag i årtionden framöver.

Sedan NASA:s pre-Apollo dagar, byrån har framgångsrikt dockat rymdfarkoster medan de rusar genom rymden. Dock, alla operationer involverade människor som orkestrerade rörelserna från marken. Ravens mål är att utveckla och mogna teknologier som i slutändan kommer att lindra mänskligt beroende och ge rymdfarkoster förmågan att komma ikapp varandra och docka autonomt i realtid.

"Raven-modulen är utrustad med teknik som lägger grunden för ett relativt navigationssystem, ", sa Goddard-direktör Christopher Scolese. "Vad vissa kanske inte helt förstår är det faktum att Ravens sensorer inte kunde göra sitt jobb om det inte vore för en annan mycket effektiv teknik som heter SpaceCube. SpaceCube-processorn är tekniken bakom kulisserna som gör denna viktiga demonstration möjlig."

SpaceCube är en omkonfigurerbar, mycket snabb flygberäkningsplattform som Goddard-teknologer först demonstrerade under ett relativt navigeringsexperiment på Hubble Servicing Mission-4 2009. Under Raven-experimentet, modulens "sensorer fungerar som ögonen. SpaceCube fungerar som hjärnan, analysera data och tala om för komponenter vad de ska göra, sa Ben Reed, biträdande divisionsdirektör för SSPD. "Ögonen" och "hjärnan" skapar tillsammans autopilotens förmåga.

Sedan dess första utveckling, SpaceCube har utvecklats till en familj av flygdatorer som alla kännetecknas av deras beräkningshastighet, vilket är 10 till 100 gånger snabbare än den vanliga rymdfärdsprocessorn – RAD750. Även om RAD750 är immun mot de negativa effekterna av strålning, den är långsam och många generationer efter beräkningshastigheten för kommersiella processorer.

SpaceCube-processorer uppnår sin dataknäppande skicklighet eftersom Goddard-teknologer gifte sig med strålningstoleranta integrerade kretsar, som är programmerade att utföra specifika datorjobb samtidigt, med algoritmer som upptäcker och fixar strålningsinducerade störningar i insamlad data. Följaktligen, dessa hybridsystem är nästan lika pålitliga som RAD750, ändå storleksordningar snabbare, kan utföra komplexa beräkningar en gång begränsade till markbaserade system.

Under sin tvååriga vistelse på rymdstationen, Raven kommer att känna av inkommande och utgående rymdfarkoster från rymdstationen, matar data den "ser" till SpaceCube 2.0, en i familjen SpaceCube-produkter. SpaceCube kör sedan en uppsättning posealgoritmer, eller en uppsättning instruktioner, för att mäta det relativa avståndet mellan Raven och rymdfarkosten den spårar.

Sedan, baserat på dessa beräkningar, SpaceCube 2.0 skickar automatiskt kommandon som vrider Raven-modulen på dess kardan- eller peksystem för att hålla sensorerna tränade på fordonet, medan du fortsätter att spåra den. Medan allt detta händer, NASA-operatörer på marken övervakar Ravens teknologier, ägna stor uppmärksamhet åt hur de fungerar som ett system och göra nödvändiga justeringar för att öka Ravens spårningsförmåga.

"Att spåra rymdfarkoster med det här systemet är bara möjligt eftersom vi har SpaceCube, " sa SSPD Avionics Technology Lead och SpaceCube Lead Engineer David Petrick, som har vunnit prestigefyllda priser för sitt arbete med processorn. "Denna typ av operation kräver snabb beräkning."

Ravens grundläggande teknologier kommer att tillämpas på framtida uppdrag. Till exempel, Återställ-L, som också kommer att använda SpaceCube 2.0, kommer att träffas med, grepp, tanka och flytta Landsat 7 när den lanseras 2020.

SpaceCube 2.0, dock, är inte den enda processorn som nu arbetar på rymdstationens externa experimentpall sponsrad av försvarsdepartementets rymdteknologiprogram.

SpaceCube 1.0 används som kommunikationsgränssnitt mellan rymdstationens datatjänster och flera experiment på pallen. Dessutom, en miniatyriserad version av SpaceCube 2.0 – SpaceCube Mini – driver två experiment från NASA och det amerikanska försvarsdepartementet. NASA testar också två andra miniatyrdatorer, utvecklat med University of Florida. Dessa modeller är oftast utrustade med kommersiella delar.