När NASA:s Ingenuity Mars Helicopter svävade över den röda planeten den 19 april på sin jungfruresa, ögonblicket hyllades som den första instansen av powered, kontrollerad flygning på en annan planet. Att ta reda på hur man flyger på Mars, där luften är tunn men gravitationen är ungefär en tredjedel av den på jorden, tog år av arbete. Tillsammans med utmaningen att utveckla ett hantverk som var upp till uppgiften, uppdraget behövde mjukvara för att göra de aldrig tidigare skådade flygningarna möjliga.

Så de vände sig till F Prime, en återanvändbar, fleruppdragsflygprogramvara utformad för CubeSats, liten rymdfarkost, och instrument. Programmet utvecklades ursprungligen 2013 av ett team under ledning av Tim Canham vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory i södra Kalifornien med syfte att skapa en låg kostnad, portabla, ett smidigt programvaruarkitekturalternativ som skulle tillåta komponenter skrivna för en applikation att enkelt återanvändas i andra applikationer och köras på en rad processorer.

Under 2017, teamet tryckte på för att F Prime skulle släppas som öppen källkod, vilket betyder att vem som helst fritt kan komma åt programvarans källkod, tillåter externa medarbetare, universitet, och allmänheten att använda ramverket i sina egna projekt. Det är en av hundratals koder som NASA gör tillgängliga för allmänheten gratis, både som öppen källkod eller genom dess programvarukatalog.

"F Prime har möjliggjort många mål vi har haft på JPL att designa en verkligt återanvändbar flygarkitektur för flera uppdrag med den extra bonusen av samarbetet med öppen källkod och synlighet som Mars Helicopter-projektet ger, " sa Canham. "Det är en slags seger med öppen källkod, eftersom vi flyger med ett operativsystem med öppen källkod och ett ramverk för flygprogram med öppen källkod, och flygande kommersiella delar som du kan köpa från hyllan, om du ville göra det här själv en dag." (Helikoptern bär en kombination av skräddarsydda komponenter och komponenter från hyllan – många från mobiltelefonteknologins värld – inklusive dess två kameror.)

Innan uppfinningsrikedom, F Prime (även skrivet som F') hade redan genomgått sina rymdfarkoster, fungerat framgångsrikt ombord på ISS RapidScat scatterometerinstrument på den internationella rymdstationen sedan 2014 och JPL:s ASTERIA CubeSat 2017. Ser fram emot, F Prime är planerad att köras på projekt inklusive NASA:s Lunar Flashlight CubeSat, som kommer att leta efter ytis i Månens kratrar; byråns Near-Earth Asteroid Scout CubeSat, som kommer att kartlägga en asteroid; och potentiellt JPL:s Ocean Worlds Life Surveyor-instrument, som skulle hjälpa till att söka efter vattenbaserat liv i vårt solsystem.

Aadil Rizvi, flygprogramvara för Lunar Flashlight och NEA Scout på JPL, säger F Prime tillhandahåller en färdig lösning för flera flygprogramtjänster, som att befalla, telemetri, parametrar, och sekvensering för rymdfarkosten. Det finns också ett slags "automatisk kodnings"-verktyg som gör F Prime mycket portabel för användning över uppdrag.

"Detta gör det ganska enkelt att släppa in en mjukvarukomponent från något som Mars Helicopter till ett annat uppdrags flygprogramvara som Lunar Flashlight eller göra komponenten tillgänglig för öppen källkod för alla andra som använder F Prime, " Sa Rizvi. "Och det är ganska coolt att en betydande del av programvaran som används på Mars Helikoptern är identisk med programvaran på en annan rymdfarkost som går till månen, eller en asteroid, eller sittande på en elevs skrivbord."

Universitet Se fördelarna med F Prime

Sedan debuten med öppen källkod, F Prime har gradvis börjat få draghjälp som ett användbart flygprogramvarualternativ för universitets- och studentprojekt.

På Georgia Tech, ett team har införlivat F Prime i sin GT1 CubeSat, syftar till att fungera som en utbildningsövning som kommer att bära en interaktiv och automatisk amatörradionyttolast.

"Vi valde F Prime efter att ha utvärderat en handfull flygprogramvara, inklusive möjligheten att skriva vår egen från grunden, sa Sterling Peet, Georgia Tech forskningsfakultetsmedlem och programvaruledare för GT1. "Vi har inte resurserna att bygga all den här koden från grunden, använda sig av, och testa det för att säkerställa nödvändiga nivåer av tillförlitlighet internt. Men genom att använda F Prime, vi kan dra nytta av det arv det har och även bidra med våra tester och relaterade fördelar tillbaka till F Prime-gemenskapen och projektet."

Ett studentledda team från Carnegie Mellon University valde F Prime för att köra sin Iris Lunar Rover, en liten robot designad för att bevisa genomförbarheten av nano-rovers i planetarisk utforskning. "Det var ett gångbart alternativ med en direktlänk till skaparna, så vi bestämde oss för att använda det själva, " sa Iris biträdande programchef Raewyn Duvall.

F Prime kommer att kontrollera rovern medan den registrerar data och övervakar dess hälsa.

"Det faktum att det är öppen källkod gav oss ett brett utbud av exempel för att basera våra egna moduler och låt oss använda forumet för att få snabba svar utan att behöva oroa dig för potentiella supportavgifter bara för att få svar på frågor vi kan ha haft , sa Duvall.

JPL Small Scale Flight Software Group Supervisor Jeff Levison ser universitetspartnerskap som de med Georgia Tech och Carnegie Mellon som en dubbelriktad gata:JPL tillhandahåller världsledande expertis inom flygsystem till blivande ingenjörer, och sedan ner i raden, dessa framtida ingenjörer kan sluta med att ta med sig sina talanger och en fungerande förståelse för F Prime för att starta en karriär på JPL.

"F Prime är inte en lätt arkitektur att plocka upp, så en student som lyckas bemästra det och skapa ett gediget arbetsprojekt har helt klart en fantastisk potential för en organisation som JPL, " sa Carnegie Mellon's Duvall. "Många av våra elever som arbetar på Iris som lärt sig F Prime har uttryckt intresse för att ansöka till JPL, vilket jag tror bevisar F Primes värde som ett rekryteringsverktyg."