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 テストベンチに置かれた OPS-SAT のエンジニアリング モデル | |
| ミッションタイプ | 技術デモンストレーター |
|---|---|
| オペレーター | 欧州宇宙機関 |
| SATCAT番号 | 44878 |
| Webサイト | www.esa.int/Our_Activities/Operations/OPS-SAT |
| 宇宙船の特性 | |
| バス | 3Uキューブサット |
| メーカー | グラーツ工科大学、オーストリア |
| 打ち上げ質量 | 7キロ |
| 寸法 | 96 mm × 96 mm × 290 mm (3.8 インチ × 3.8 インチ × 11.4 インチ) |
| ミッション開始 | |
| 発売日 | 2019年12月18日 |
| ロケット | ソユーズVS23 [2] · [3] |
| 発射場 | Centre Spatial Guyanais (アンサンブル・デ・ランスメント・ソユーズ) |
| 請負業者 | アリアンスペース[4] · [5] |
OPS-SAT は、欧州宇宙機関(ESA)が開発したキューブサットで、より強力な搭載コンピュータを搭載した衛星の飛行が可能になったときに実現するミッション制御機能の向上を実証することを目的としていました。このミッションの目的は、衛星制御の分野で「飛行したことがなく、今後も飛行しない」という悪循環を打破することでした。これは ESA が直接運用した最初のキューブサットでした。[1]
衛星には、従来のESA搭載コンピュータの10倍の性能を持つ実験用コンピュータが搭載されていました。この搭載コンピュータは、機内でソフトウェア実験を実行するための実験プラットフォームを提供しました。革新的なコンセプトの1つは、宇宙ソフトウェアをアプリの形で展開することでした。このコンセプトはNanoSat MOフレームワーク（NMF）によって実現され、アプリを宇宙船にアップロードして機内で起動できるようになりました。これは、ESAが宇宙で実証に成功した新しいコンセプトでした。[6]
OPS-SATは、当初の予定よりちょうど24時間遅れの2019年12月18日8時54分20秒（UTC）に打ち上げられた。衛星は2024年5月22日に軌道から外れた。[7]降下中、ESAはアマチュア無線愛好家と協力して、地球の下層大気を通過する衛星への影響を観測し、可能な限り多くのデータを収集した。[8]
ペイロードと通信
OPS-SAT は、新しいプロトコル、新しいアルゴリズム、新しい技術をテストするためのさまざまな実験を展開するための軌道上テストベッド環境を提供しました。衛星は堅牢に設計されており、単一障害点が存在しないため、ソフトウェア実験の 1 つに問題が発生した場合でも、宇宙船を常に回復できます。基本衛星自体の堅牢性により、ESA の飛行制御チームは、実験者から提出された新しい革新的な制御ソフトウェアをアップロードして試用することができました。
OPS-SATペイロードデバイス:
- 実験プラットフォーム: Critical Link MityARM 5CSX
- 優れたADCS
- GPS
- カメラ
- ソフトウェア無線
- 光受信機
地上との通信リンク:
実験プラットフォーム
OPS-SATの実験プラットフォームは実験が実行された場所でした。そこには、コールド冗長性（1つが故障した場合は2つ目が使用される）のCritical Link MityARM 5CSXが2台ありました。これらには、デュアルコア800MHz ARM Cortex-A9プロセッサ、Altera Cyclone V FPGA、1GB DDR3 RAM、および8GBの外部大容量記憶装置がありました。[9]
ESA の目的は、実験の障壁をできるだけ取り除くことでした。たとえば、書類作業はほとんどなく、ESOC のインフラストラクチャは実験の自動テストを行うように設定されており、オーバーヘッドをほぼゼロにすることを目指していました。さらに、実験は NanoSat MO フレームワークを使用してアプリの形で簡単に開発できました。
受賞歴
2023年3月、OPS-SATミッションコントロールチームは、国際宇宙オペレーション2023優秀賞を受賞しました。[10]
OPS-SAT の初物
OPS-SATは様々な分野でいくつかの重要な初成果を達成した。[11]
オペレーション
- 運用技術に特化した初の宇宙ミッション。[6]
- ESAが直接所有・運用する初の超小型衛星。[6]
- 一般の人がソフトウェアやファームウェアをロードしてテストできる最初の軌道上実験室。[12]
- ESA初の一般人がインターネット経由でリアルタイムに直接制御できるミッション。[13]
- 現代のスマートフォンのコンセプトに匹敵する、アップロードと実行のためのアプリの容易な開発を可能にするオンボード環境（NMF）を提供する最初のミッション。[14]
- 軌道上のFPGAを毎日再構成するESA初のミッション。[11]
- 欧州の次世代ミッションコントロールシステムEGS-CCを使用して指揮された最初のミッション。[15]
- 地上設置型緊急ビーコンの軌道上における初のデコードと処理。[16]
- 軌道上でホストされるSaaS（Software-as-a-Service）アプリケーションへの地上から宇宙への初のAPIアクセス。[17]
人工知能
- 搭載AIのための初の軌道上ニューラルネットワーク展開。[18]
- 軌道上で教師ありモデルと教師なしモデルのトレーニングを行う初のオンボード機械学習。[18]
- FDIR用の最初の軌道上AIモデル。[18]
- オンボードFPGAを使用したヨーロッパ初の画像のディープラーニング処理。[19]
- 実際の飛行データを用いた機内AIモデルの最初の再トレーニング。[20]
- 宇宙での組織的ミッションにおけるANN（人工ニューラルネットワーク）の初めてのオンボードアップデート。[21]
- 最初のオンボード生成AI（WGAN）[22]
- もともと地上アプリケーション用に開発された事前学習済みニューラルネットワークの最初の再利用。[22]
プロトコルと標準
- CFDP（CCSDSファイル配信プロトコル）を運用上使用した最初のESAミッション。[23]
- CCSDSミッション運用サービス（MO）を機内、宇宙と地上のリンク、地上で使用した最初のESAミッション。[23]
- 既存のLVDS接続上にSpacewireプロトコルを軌道上で初めて実装した。[11]
- OPS-SAT-1でCCSDSハウスキーピングデータ圧縮標準124.0-B-1（POCKET+に基づく）を使用した最初のミッション。[24]
サイバーセキュリティ
- 宇宙で実証された初のポスト量子KEM-TLS暗号化ソリューション。[25]
- 宇宙サイバーセキュリティのための初の軌道上研究プラットフォーム。[26]
注目すべき
- 宇宙で最初の株式市場取引が成功しました。[27]
- 軌道上での最初のチェスゲーム。[28]
- 宇宙でDOOMを実行した最初の衛星。[29]
ナノサット MO フレームワーク (NMF)
OPS-SATの最も革新的なコンセプトは、宇宙ソフトウェアをアプリの形で展開することだった。欧州宇宙機関はグラーツ工科大学と共同で、オープンソースソフトウェアであるNanoSat MOフレームワークを調査し、開発した 。[30]
ナノサットMOフレームワーク（NMF）は、CCSDSミッション運用サービスに基づくナノ衛星用のソフトウェアフレームワークです。これには、宇宙でインストール、開始、停止できるNMFアプリとして実験を開発するためのソフトウェア開発キット（SDK）が含まれています。フレームワークには、アプリの監視および制御機能も含まれており、宇宙で実行されているソフトウェアを地上の実験者が制御できます。[31]
OPS-SAT システム イメージには NanoSat MO フレームワークが付属しており、これはすべての OPS-SAT ペイロード システムとインターフェイスし、実験者アプリケーションにサービスの形で提供します。NanoSat MO フレームワークを使用すると、他のライブラリやアプリケーションを簡単に統合できます。実験の開発中は、NMF SDK を使用できます。これにはシミュレーターが含まれており、実験者がほとんどのプラットフォーム機能にアクセスできます。シミュレーターを使用すると、開発者は高度な衛星テストベッド ハードウェア プラットフォームにアクセスすることなく、NMF アプリを作成できます。
参照
- キューブサットのリスト
- NanoSat MO フレームワーク – オープンソース ソフトウェア
参考文献
- ^ ab "OPS-SAT". ESA . 2017年4月27日. 2017年9月19日閲覧。
- ^ CHEOPS太陽系外惑星探査ミッションは2017年の打ち上げに向けて重要なマイルストーンを達成。ESA 、2014年7月11日
- ^ CHEOPSがクールーに到着しました。バーバラ・ヴォナルバーグ。2019年10月16日
- ^ “CHEOPS will ride on a Soyuz rocket”. cheops.unibe.ch . 2017年4月6日. 2017年9月17日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2017年9月19日閲覧。
- ^ CHEOPS - ミッションのステータスと概要
- ^ abc Evans, David; Labrèche, Georges; Mladenov, Tom; Marszk, Dominik; Zelenevskiy, Vladimir; Shiradhonkar, Vasundhara (2022). OPS-SAT LEOP とコミッショニング: 宇宙機関のコンテキストでのナノ衛星プロジェクトの実施。小型衛星会議。ユタ州立大学、ローガン、ユタ州。2024年1 月 21 日閲覧。
- ^ ESA Operations [@esaoperations] (2024年5月23日)。「OPS-SATの軌道離脱が完了しました。最終テレメトリは、衛星がオーストラリア上空を通過した5月22日21時30分（UTC）に受信されました。最終軌道でのデータ収集にご協力いただきありがとうございました。データは現在分析中ですが、すでに非常に興味深いものになりそうです」（ツイート）– Twitter経由。
- ^ 「OPS-SAT再突入明日：ライブでフォロー！」欧州宇宙機関。2024年5月21日。 2024年5月23日閲覧。
- ^ 「ESAW 2017」（PDF）。ESA。 2017年6月20日。 2017年12月23日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2017年12月19日閲覧。
- ^ 「OPS-SATフライングラボが2023年国際宇宙作戦賞を受賞」ESA 2024年1月21日閲覧。
- ^ abc 「OPS-SATの重要な初成果」欧州宇宙運用センター。 2024年1月21日閲覧。
- ^ 「OPS-SATの実験者になる方法」。欧州宇宙機関。 2024年1月21日閲覧。
- ^ 「OPS-SAT – 衛星をインターネットに公開」(PDF)。欧州宇宙機関。 2024年1月21日閲覧。
- ^ Coelho, César; Koudelka, Otto; Merri, Mario (2017). 「NanoSat MOフレームワーク：OBSWがアプリに変わるとき」2017 IEEE Aerospace Conference . pp. 1–8. doi :10.1109/AERO.2017.7943951 . 2024年1月21日閲覧。
- ^ 「ヨーロッパの新しい宇宙頭脳の初テスト」。欧州宇宙機関。 2024年1月21日閲覧。
- ^ Mladenov, Tom; Evans, David; Zelenevskiy, Vladimir (2022). 「ESAのOPS-SATスペースラボへのGNU無線ベースの捜索救助受信機の実装」. IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine . 37 (5): 4–12. doi :10.1109/AESM.2022.9684957 (2024年11月1日非アクティブ) . 2024年1月21日閲覧。
{{cite journal}}: CS1 メンテナンス: DOI は 2024 年 11 月時点で非アクティブです (リンク) - ^ Labrèche, Georges; Alvarez, Cesar Guzman (2023). SaaSyML: OPS-SAT 宇宙船搭載の機械学習向けサービスとしてのソフトウェア。2023 IEEE 航空宇宙会議。pp. 1–9。doi :10.1109/AERO55745.2023.10115531。2024年1月 21 日閲覧。
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- ^ Evans, David; Labrèche, Georges; Marszk, Dominik; Bammens, Sam; Hernández-Cabronero, Miguel; Zelenevskiy, Vladimir; Shiradhonkar, Vasundhara; Starcik, Milenko; Henkel, Maximilian (2022). OPS-SAT-1 への新しい CCSDS ハウスキーピング データ圧縮規格 124.0-B-1 (POCKET+ ベース) の実装。小型衛星会議。2024年1 月 21 日閲覧。
- ^ Terzo, Noemi (2023). 衛星通信セキュリティを強化するためのKEMTLS-PDKに基づくポスト量子暗号ソリューションの設計と軌道上実証 (laurea). トリノ工科大学. 2024年1月21日閲覧。
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- ^ Coelho, Cesar; Koudelka, Otto; Merri, Mario (2017). 「NanoSat MO Framework: OBSW がアプリに変わるとき」2017 IEEE Aerospace Conference . pp. 1–8. doi :10.1109/AERO.2017.7943951. ISBN 978-1-5090-1613-6. S2CID 9033794。
外部リンク
- OPS-SAT 宇宙船運用のための進化するソフトウェア技術
- ESA の eoPortal の OPS-SAT 記事