Sony probará cómo se puede utilizar Spresense en satélites y otras misiones espaciales. Un pequeño paso será realizar pruebas en la órbita terrestre, pero en 2022 podría verse un «salto gigante» con un aterrizaje lunar que involucre a un robot transformable en la superficie de la Luna
POR JERRY BARTLETT
(Sony)-Los viajes y la exploración espaciales han sido noticia en 2021. Incluso tiene un nombre: el “movimiento del nuevo espacio”, y Sony tiene su papel que desempeñar con Spresense.
Spresense: un microcontrolador que se adapta a las exigencias del espacio
El movimiento New Space tiene que ver con la colaboración comercial y el esfuerzo internacional. Será esencial que las misiones utilicen o desarrollen tecnología existente, componentes comerciales, listos para usar (COTS) y, siempre que sea posible, componentes pequeños y livianos que consuman poca energía.
El microcontrolador Spresense ciertamente se ajusta a la factura de un componente COTS en un proyecto de movimiento New Space. Spresense es compacto, ahorra energía y es de alto rendimiento. La placa principal mide aproximadamente 21 mm x 50 mm y pesa aproximadamente 6 g (al nivel del mar en la Tierra). Esto significa que obtienes una buena cantidad de potencia de cálculo mientras solo agregas una pequeña cantidad a la carga útil en el despegue. El potencial de esto es un gran ahorro en los costos de combustible y más espacio para otros equipos en las misiones espaciales. Y cuando su nave espacial depende de la energía generada a partir de la energía solar, el bajo consumo de energía es muy atractivo.
Cuando Sony fue invitada por JAXA , la agencia japonesa de exploración espacial, a participar en un programa para proporcionar tecnología para misiones espaciales, se propuso Spresense. El objetivo es que Spresense demuestre sus capacidades en una situación real de satélite y muestre cómo aprovechar su tecnología en las situaciones más desafiantes y remotas.
Resolviendo problemas globales desde el espacio
El Sr. Yoshinori Oota de Sony Semiconductor Solutions Corporation , el brazo de detección de imágenes de Sony que produce Spresense, y el Sr. Masaharu Nagata de Sony Group Corporation, en una conversación reciente con JAXA, revelaron algunas ambiciones de Spresense en el espacio. Su enfoque es «la utilización de tecnología de detección para evitar situaciones inconvenientes».
El Sr. Nagata mencionó una de esas “situaciones inconvenientes” en las que Spresense podría ayudar es la destrucción involuntaria de la naturaleza, como la tala de bosques para asegurar las tierras agrícolas. Se cita al Sr. Nagata diciendo: “Detectamos con precisión las tierras agrícolas y los cultivos, y luego seguimos los eventos que están ocurriendo ahora. Estamos investigando un mecanismo que permita la recolección eficiente y estable de la tierra agrícola mínima necesaria al detectar signos de lo que sucederá en Japón y evitar que la situación empeore ”. El Sr. Nagata también dijo: «Nos gustaría contribuir a la protección del medio ambiente global mediante el desarrollo de varios sistemas de detección utilizando Spresense».
La demostración por satélite de Spresense irá más allá de los requisitos básicos de bajo tamaño y consumo de energía. Las pruebas también verificarán la tecnología de estimación de posición y actitud que combina Spresense con MEMS IMU (unidad de medición inercial) y GNSS (sistema de posicionamiento por satélite). Spresense tiene la capacidad DNN (Deep Neural Network) para el aprendizaje automático. Esto se puede utilizar para la adquisición de datos y el análisis avanzado de datos. Otra capacidad de Spresense es su procesamiento de inteligencia artificial de borde. Spresense se utilizará para realizar el procesamiento de imágenes utilizando imágenes tomadas por una cámara en el espacio.
Prueba de la placa Spresense en preparación para viajes espaciales
El equipo utilizado en el espacio debe ser confiable; no se puede simplemente enviar a un ingeniero si algo sale mal. Spresense fue diseñado para el uso de IoT, por lo que la confiabilidad ya es parte de esa ecuación. Pero en el espacio, existen otros desafíos ambientales: radiación cósmica y solar, oxígeno atómico, así como condiciones de vacío y lanzamiento. A partir de junio de 2020, Spresense inició una serie de pruebas para demostrar su idoneidad para los rigores del espacio, incluidas las pruebas de vibración y choque, y la irradiación de protones.
Las pruebas de vibración y choque verifican que Spresense pueda soportar el lanzamiento de un cohete. La placa principal de Spresense se sometió a pruebas de baja y alta frecuencia, así como a pruebas de choque a diferentes frecuencias. En la prueba transitoria de baja frecuencia a 5-100Hz, la placa experimentó fuerzas de hasta 20G. Las pruebas de alta frecuencia involucraron un rango de frecuencias de 10 a 2 kHz en un rango de densidad de espectro de potencia de 0,1 a 2,0 G2/ Hz, con fuerzas equivalentes a entre 82 y 336G.
Las tres pruebas de choque midieron, respectivamente: 500 Hz con, típicamente, 100 G SRS (Espectro de gravedad de respuesta al choque), 500 – 2.4kHz a 5.32 dB / oct. y, por último, 2,4 – 4 kHz con lo general, un mindboggling 1000 G SRS !
Las pruebas de vacío térmico se realizaron en un rango de temperatura de -20 ° C a 60 ° C en ciclos a +/- 2 ° C por minuto, a una presión de 1,33 mPa. La placa Spresense no mostró daños en la apariencia o mal funcionamiento durante o después de las pruebas.
En las pruebas de irradiación de protones, la placa Spresense fue sometida a un bombardeo de protones (como de un acelerador de partículas) a energías que oscilan entre 10 y 70 MeV, por duraciones de entre 95 y 166 minutos, a flujos de hasta 1,742 x 107 p / cm2/s. Son muchos protones. Los resultados no mostraron efectos nocivos significativos aparte de requerir reinicios de encendido, pero significan que la placa necesita un escudo de aluminio para protegerse de la radiación en una órbita sincrónica con el sol de 500 km sobre la Tierra.
Spresense en la luna
Sony también está contribuyendo a otra misión JAXA en 2022, una que llevará un robot transformable a la luna. La misión es recopilar información sobre la superficie lunar con un proyecto innovador para adquirir datos utilizando un robot transformable. La misión es una gran parte del movimiento New Space, haciendo uso de equipos COTS. La contribución de Sony es el sistema de control del robot que utiliza Spresense como componente central. Una vez más, se requiere el tamaño compacto de Spresense y un consumo de energía muy bajo, pero es la capacidad de Spresense para trabajar con robótica la clave.
Se espera que poder demostrar las capacidades de Spresense en el espacio contribuya en gran medida a resolver los problemas aquí en la Tierra.
Nota Actualización
El artículo del que se informó originalmente que el lanzamiento estaba programado para el 1 de octubre. El lanzamiento del cohete Epsilon-5 se detuvo 19 segundos antes del despegue, cuando se descubrió que eran necesarias pruebas adicionales en las instalaciones del Centro Espacial de Uchinoura. Actualizaremos esta publicación cuando se confirme una nueva fecha de lanzamiento.
