Rymdstationen har vuxit till storleken på en fotbollsplan och rymdorganisationer planerar att förlänga dess livslängd fram till 2030. Europeiskt byggda datorer har i tysthet hållit denna orbitala utpost på rätt spår och i rätt position, körs i bakgrunden sedan 2000.

Data Management System (DMS)-datorerna i den ryska Zvezda-modulen byggdes för över 20 år sedan av det som nu är Airbus. Två feltoleranta datorer samlar in data och ger navigering, kommunikation och verksamhet för det ryska segmentet.

Dessa krävs för den internationella rymdstationens verksamhet, och ett plötsligt sammanbrott kan leda till katastrofala konsekvenser. För att säkerställa kontinuitet arbetar tre enheter parallellt med två aktiva och en standby för att ta över om en misslyckas. En fjärde dator behålls som reserv som används så fort någon av datorerna i aktiv tjänst får problem.

Verksamhetskritisk uppgradering

Fler feltoleranta datorer byggdes för en rysk modul som snart skulle sändas upp till den internationella rymdstationen, Multipurpose Laboratory Module. De nya datorerna tog slut på reservdelarna som hölls undan för markreparationer och produktion av nya datorer.

Efter år av verksamhet, ingenjörer märkte att de flesta av felen på jord- och omloppsdatorer inträffade i minnesmoduler på ett av datorernas kretskort. Varje gång, en felaktig dator togs bort, återvände till marken för reparationer och sedan återlanserades, med en lång turn-around och påverkan på logistiken. Dessutom stod det snart klart att detta tillvägagångssätt inte var hållbart på grund av bristen på delar.

Efter omfattande tekniska diskussioner och tester på jorden, ingenjörer bevisade att ett nytt kretskort, med samma form och funktion men byggd med moderna och tillgängliga komponenter, kan vara lösningen.

Lag i Ryssland och Europa övervägde att uppgradera datorkorten direkt av en astronaut på rymdstationen i tyngdlöshet – motsvarande öppen hjärtkirurgi på jorden! Detta var ingen lätt uppgift att visa, med tanke på att datorerna inte var designade för underhåll i omloppsbana och enheterna stängdes med små skruvar, ibland till och med limmad på plats.

Ungefär som att förbereda sig för en rymdpromenad, ingenjörer och ryska kosmonauter övade och demonstrerade processen på jorden för att säkerställa att operationerna var genomförbara och kunde utföras i rymden utan risk.

Övertygade om att detta tillvägagångssätt skulle fungera beställdes nya datorkort 2015 och skickades till rymdstationen 2018.

Rymdtransplantation

I väntan på att de nya moderkorten ska nå rymdstationen, en havererad dator hölls i omloppsbana. När de nya delarna och utbildade astronauter anlände beslutade teamen att använda en misslyckad enhet som ett testfall.

I januari 2019 ersattes den äldre styrelsen med den nya beståndet. Vid den tiden bekräftade kosmonauter att datorn hade överlevt operationen men var ännu inte säkra på att den var helt i form. Besättningens tid i rymden är knapp och teamen planerade att vänta på nästa misslyckande innan de installerade datorn som hade genomgått en hjärttransplantation och kontrollerade den fullständigt. Förra månaden hade en av de gamla datorerna problem och så togs den bort och ersattes med den nya enheten.

Allt är nu bekräftat att det fungerar korrekt, med stor tillfredsställelse till personalen på RSC-Energia, Airbus och ESA. Denna lösning kräver billigare transporter till jordens omloppsbana eftersom bara brädorna behöver bytas istället för hela enheterna – reparationstiden är nu reducerad från sex månader till några dagar.

Framtida uppdrag

Den här typen av arbete bakom kulisserna är den typen som inte får mycket uppmärksamhet om inte något går fel, men det nya tillvägagångssättet behövs när människor utforskar längre in i vårt solsystem, börjar på Gateway, där förnödenheter från jorden inte är lättillgängliga.

Underhåll på den internationella rymdstationen visar den erfarenhet och designkunskap som behövs för att stödja framtida uppdrag samtidigt som man säkerställer mer hållbar verksamhet – en win-win-situation.